Brevet FR2299471A1 — publié le 19760827

Les escaliers sont les seuls moyens dtévacuation permanents et surs mis à la disposition des personnes qui habitent ou occupent les étages dtun immeuble. C'est pourquoi le législateur a prévu dans les textes relatifs aux risques d'incendie et de panique trois types de règles - des données de dimensions, largeur de l'escalier, hauteur de marches et giron - des critères de stabilité au feu - et pour les escaliers construits à l'intérieur du volume de l'immeuble des degrés coupe-feu et pare-flamme de la cloison et des portes qui ltisolent du reste de la construction. Mais il est très peu d'escaliers à volées contrariées qui satisfont à la règlementation et ce pour les raisons suivantes Les paliers de repos entre étages étant déconseillés, les deux volées sont réunies par des quartiers tournants qui, faute de règles simples d'exécution, ne respectent pas les largeurs minimales et maximales de marches; de plus, les seuils ne permettent pas le débattement sans saillie dangereuse des portes accès et ce parce que dans les formes classiques de cages d'escaliers, l'encombrement supplémentaire est prohibitif. Ensuite, parce que certaines constructions existantes n'étant pas conformes à la règlementation, on essaye de modifier les escaliers, alors que la seule solution valable est la demolition et la reconstruction. Enfin, parce que les organismes scientifiques spécialisés en la matière ntont ramais donné de solution précise qui permette au projecteur de réaliser un escalier rigoureusement conforme, alors que les impréci sions de la règlementation prêtent elles-memes à équivoque : comment réaliser, en effet, dans un bâtiment stable au feu une heure et autour dtun escalier de meme stabilité, une cage coupe-feu une heure trente et pareflammes deux heures ? Ltobtet de la présente invention est de définir un procédé de construction d'escalier caractérisé en ce que, quelles que soient ses dimensions et la largeur de son Jour, la disposition des marches de ses parties tournantes permet une bonne foulée en limitant les largeurs extrêmes aux valeurs acceptables, le balancement des parties tournantes et droites ainsi défini etant déterminé par le calcul. Une possibilité du procédé est que la structure de l'escalier lui permet de maintenir sa stabilité en cas de rupture d'un plancher du bâtiment qu'il dessert. Une forme du procédé prévoit que les accès aux niveaux desservis comportent lin sels 1 solidaire de la structure de l'escalier qui permet un débattement de porte échappant à sa largeur utile. Une autre possibilité prévoit que ltencloisonnelnent de l'escalier ayant sa stabilité assurée en cas de rupture dtun plancher est isolé thermiquement de la structure dudit escalier, de telle sorte que sa résiistance au feu assure la stabilité au feu de ladite structure. Selon une autre forme du procédé, L'escalier comporte une paillasse en béton armé dont le coffrage est réalisé à partir de panneaux plans décrochés les uns par rapport aux autres. Selon une possibilité de cette forme du procédé dans la hauteur des décrochements sont disposées des consoles permettant de supporter la paillasse par points d'appui centraux. Selon iine autre possibilité de cette forme, dans les vides créés par les decrochennents cru coffrage de la paillasse on dispose le balisage et les points d'éclairage normal et de sécurité, Enfin, selon une autre forme du procÉdé, l'escalier comporte le long de son giron un limon auquel sont fixées des marches dont la découpe est obtenue par leur superposition. La compréhension de l'invention sera facilitée par la lecture de la description suivante faite à titre dlexenlple non limitatif ainsi qu'aulx plan cries annexées sur lesquelles - la fig. 1 représente une coupe verticale d'un escalier selon l'invention - la fig. L représente une herse de balancement classique - la fig. 3 est une vue en plan d'une demi volée d'escaliers à marches rayonnantes et d'une demi volée d'escaliers balancé classique - la fig. 4 représente 2 herses de balancement selon l'invention - la fig. 5 est une vue en plan d'nue demi volée d'escalier selon l'invention - la fig. 6 représente la figure géométrique à partir de laquelle il est possible de calculer le départ du balancement de escalier - la fig. 7 est une vue en plan d'un escalier encloisonné selon l'invention à accès frontaux - la fig. 9 est un plan de coffrage d'un escalier selon ltinvention à paillasse en béton armé - lesfig. 10 et il sont des coupes sur cet escalier et son encloisonnement - les fig. 12 et 13 représentent une demi vue en plan et une coupe développée d'un escalier à limon selon l'invention Si on analyse endétail la fig. 1, on constate que l'escalier selon ltinven~ tion constitue bien, au sein de l'immeuble, une construction indépendante. On a représenté à dessein les planchers I du couloir en porte à faux et de l'autre c5té l'encloisonnement séparé par un Joint des poutres 2 supportant les divers planchers. Et si certaines fondations 3 sont communes à l'esca- lier et au estiment en cas dJeHfondrement d'un plancher de ce dernier l'escalier n'est pas pour autant intéressé. Cette première caractéristique de l'escalier obJet du présent brevet est essentielle pour plusieurs raisons. f La première est que l'on ne peut pas compter en cas de sinistre sur un temps d'évacuation maximum global d'un bâtiment à étages ; le peur cours est trop long et complexe et il y a trop de paramètres qui entrent en Jeu. Par contre, l'évacuation de tous les habitants et occupants d'un étage dans les cages d'escalier est beaucoup plus simple et peut etre évaluée avec une marge d'erreur inférieure ; d'où la nécessité d'une sécurité plus grande des escaliers, et en particulier en ce qui concerne l'effondrement. La seconde est que la stabilité au feu de bon nombre de batiments est insuffisante : d'une part parce que la mise en oeuvre sur chantier des divers enrobages, protection, proJection, etc.. et leur durabilité dans le temps est incompatible avec Puisage auquel on les destine. D'autre part, parce que le mode meme de calcul de la résistance au feu est incomplet. Pour ne citer qu'un cas : il n'est pas prévu de tenir compte, dans l'estimation de la résistance au feu d'un plancher, de la surcharge occasionnée par la chute du plancher supérieur doté d'une moindre résistance; ceci est grave quand on sait que le degré coupe-feu trois ou quatre heures de certains planchers est obtenu uniquement par épaisseurs d'enrobages complémentaires sans que pour autant il ne soit apporté remède à leur fragilité mécanique. Tout ceci pour dire que l'escalier selon le brevet permet grâce à son isolement mécanique de l'immeuble qu'il dessert d'avoir une résistance au feu beaucoup plus sure, mettant ainsi ses occupants à l'abri des risques d'effondrement prématuré du corps du bâtiment. En étudiant ensuite les fig.2 et 3, on reconnait le diagramme (ou herse) qui permet de tracer le balancement d'un escalier de 21 marches. Par demi volée, les marches rayonnantes étant au nombre de 4(fig. 3 partie gauche), on fait traditionnellement porter le balancement sur le nom- bre double soit 8 marches, Le segment 4 étant le développement horizontal de la ligne de foulée et le rayon du cercle 5 le développement intérieur du collet, on obtient ainsi sur la droite 6 les largeurs de marches sur la ligne de collet 7 correspondant à des largeurs constantes sur la ligne de foulée 8. Sur la partie droite de la fig. 3 dont la demi volée balancée est tracée à partir de la herse de la fig.2, on voit que pour des largeurs de 28 à 32 cm sur la ligne de foulée, les largeurs maximum des marches dépassent les 42 crn communemment considérés commue une limite de largeur de marches pour des escaliers normaux. De plus, on voit que lorsque la largeur d'escalier augmente, la ligne de fouléethéorique étant touJours située à la meme distance du collet (50cm en général) les largeurs maximum vont en augmentant, ce qui fait que pour des largeurs de deux unités de passage et plus (140cm et plus de large), les escaliers balancés classiques ne peuvent plus etre utilisés. Sur la fig.4 est représentée la herse de balancement du même esca lier traité selon l'invention. Le nombre de marches sur lesquelles porte le balancement n'est plus choisi à priori. Le point 9 est déterminé de façon à ce que le segment tracé à partir du point 10 étant égal au giron minimal, le segment découpé à partir de il sur la verticale soit inférieur à la largeur de marche maximale autorisée. On voit d'ailleurs que pour ce faire le balancement doit commencer en deçà de la première marche, ce qui permet d'attaquer la première marche une fois sorti du quartier tournant du palier et de se trouver sur la dernière à une distance supérieuredes obstacles. Pour toute largeur d'escaliers, pour un giron minimum de 2 & et une largeur maximum de 42 cm, on trouve que ltangle1tdtouverture de la herse sur la verticale avoisinge la valeur de 390301. Le point 14 est l'intersection de la droite de pente 39030' et de la portion de cercle 15 i partir de laquelle le segment 11, 13 est vu sous un angle de 454. Ceci nous conduit à une construction simp7- sur la meme fig. 4 de la herse de balancement d'un autre escalier d'une unité de passage de plus (3u. au lieu de 2u., 180 au lieu de 140 de large); le point 13 correspond à la nouvelle différence entre les développements horizontaux le long de la cage et sur la ligne de foulée. Le point 16 est obtenu à l'intersection de la médiatrice du segment 9, 14 et de la droite Il, 13. Dix largeurs de 2 & sont portées sur les droites 9, 10 et 16, 14. Les longeurs correspondantes sont relevées sur 16, 11 La fig. 5 est la représentation des demi volées tracées dtaprès les 2 herses précédentes. On a représenté en pointillé sur la meme figure le tracé de l'escalier de 3 unités de passage d'après la deuxième herse. On voit que la forme de l'escalier est sensiblement modifiée, le balancement variant de telle sorte que girons et largeurs maximales soient bien respectés. Les marches des escaliers de largeur différente passent par le meme point 12 de la ligne de foulée 8. Les largeurs sur lignes de cage 18 sont toutes conformes. Sur la Fig. 6 a été reprise la deuxième herse de la fig. 4, de façon à préciser la figure géométrique qui a permis, par le calcul, de mettre au point le mode de tracé de ltescalier, obJet du brevet. L'angle 19 étant appelé a, l'équation suivante a été trouvée liant f et e respectivement giron et largeur maximale à L distance 11, 13: L = e (cos a-sin a)2(cos a+sin a)/(cos a-2e sin3a/f) ce résultat a été obtenu en géométrie analytique an utilisant les axes x, o, y. Cette relation permet, pour une valeur de e, f, et L de déterminer as angle permettant la cosnstruction de la herse. En fait, les longueurs L qui nous intéressent sont, compte tenu de la relation L= ? x (R-r), respectivement pour un escalier de I unité de passage 47 cm, 2 unités: 141 cm, 3 unités: 204 cm, etc.. les valeurs de f et e 28 et 42 cm et l'on voit que si l'on fait a=39"on trouve une valeur de L inférieure à sa plus petite valeur possible et qu'entre 390 et 390301 le dénominateur du deuxième membre de l'équation s'annule, ce qui donne une valeur de L infinie . Entre 39- et 39-301, L peut donc prendre n'importe quelle valeur, ce qui a permis de choisir angle de 390301. On peut calculer d'autre part: e = cos a/ (-/2sin3af + (cos a-sin a)2(cos a+sin a)/L) qui augmente avec L, et dont la valeur e max = f cos a/2 sin3a est inférieure à 42 cm pour f = 28 cm, ce qui est bien le résultat recherché et autre part le segment (13, 16) qui nous donne sans construction l'origine du balancement B = L sin a/ sin (450La) B = 4, 70 L soit 2m, 20 pour un escalier de une unité, 6m62 de deux, 9m58 de trois, etc. Ceci prouve que la construction géométrique du balancement de l'escalier obJet du brevet est rigoureuse et que si lton prenait des valeurs différentes pour le minimum de giron et le maximum de largeur de marches (f et e), il serait aisé de recalculer un nouvel angle a permettant une construction semblable. Sur les fig. 7 et 8, qui sont des vues en plan de l'ensemble de l'escalier, il y a lieu de noter les points suivants Dlune part, les portes dsentrée dans l'escalier, si elles existant, doivent débattre à llintérieur de la cage sans gêne pour la circulation. La première solution qui vient à l'esprit consiste à augmenter la largeur de l'escalier de 70 à 80 cm. En fait, les accès à un escalier qui dessert plusieurs niveaux ne doivent avoir pour largeur qu'une partie de la largeur totale dudit escalier : Il est souhaitable de rechercher les dispositifs d'accès les plus surs possibles (étanchéité, fermeture automatique, etc...) et il n'est pas conseillé de leur donner une largeur supérieure à celle nécessaire. I1 semble donc tout à fait Judicieux de rechercher, pour des accès d'une ou deux unités (80 cm ou 140 cm), un emplacement qui ne nécessite pas ltaugmentation de l'une des deux dimensions principales de la cage. Autre part, le flot 20 des occupants de l'escalier ne doit pas être contrarié à chaque niveau par celui des personnes qui y entrent 21. Ainsi, que l'entrée se fasse de front ou latéralement, une adJonction à la cage du seul volume nécessaire à l'accès est la meilleure formule que nous illus trons par les figures 7 et 8, à titre d'exemple,1a caractéristique essentielle de ce dispositif étant, de par le brevet, le fait que ce volume soit solidarisé de la cage et désolidarisé du reste de la construction. Dans le cas des deux figures, l'ensemble de l'escalier et de son dispositif d'accès peut etre supporbépar les deux points d'appui centraux 22. Si le dispositif d'accès était constitué de deux portes successives isolant un volume appelé SAS, c'est tout l'ensemble qui, de par le procédé obJet du brevet, doit etre solidarisé de l'escalier dont il est partie intégrante. L'observation des figures 9, 10 et 11 nous conduit à préciser -D'une part un mode d'accrochage 23 de l'encloisonnement permettant néanmoins une isolation thermique ; il peut s'agir tout simplement, comme dans le cas de la figure, de monter l'en cloisonnement en l'accrochant à un élément en matériau isolant de bonne résistance mécanique (aggloméré lourd par exemple), lequel est scellé sous la paillasse et de telle sorte que les points de fixation et de scellement indépendants les uns des autres ne créent pas de ponts thermiques nuisibles à la bonne efficacité coupe-feu de l'encloisonnement. D'autre part, la position des décrochements du coffrage 24 qui sont ici au nombre de 5 et permettent de réaliser ledit coffrage à l'aide de 7 panneaux plans donc de façon grandement simplifiée par rapport à la réalisation d'une surface de-coffrage gauche. Cette façon de procéder peut présenter deux inconvénients: réduire l'échappée de l'escalier, mais ceci a peu d'importance puisqu'il existe une marge de rouan et plus entre la hauteur réchappée normale de 2 mètres et les hauteurs entre plancher de 2, 50 et plus ; entrainer un alourdissement par l'emploi d'éléments de remplissage 25 mais en fait ces remplissages en béton de matériaux légers sont de bonsisolanto qui améliorent l'inertie thermique de llensemble de l'escalier et sa tenue au feu. Enfin, les inclinaisons des coffrages permettent de créer 5 consoles 26 dont les armatures 27 permettent de fixer l'escalier aux points d'appui centraux 22 et de l'équilibrer statiquement. Sur les mêmes figures 9, 10 et 11, ont été représentés l'éclairage normal 28 et des blocs autonomes d'éclairage de sécurité 29 sous lesquels sont disposés en lettres blanches sur fond vert les inscriptions "sortie" ou "sortie de secours", avec ou sans flèche qui sont indispensables à la bonne information des personnes évacuées. Il est à noter que ce dispositif devant être bien visible, à l'abri des chocs et hors de portée des malveillances, les décrochements de l'escalier en béton armé obJet du brevet présentent des emplacements de choix pour leur installation. Les fig. 12 et 13 représentent en plan et en coupe développée une partie d'escalier à limon selon l'invention. Les marches et contremarches si elles existent, ainsi que le limon, peuvent être réalisés en matériaux divers: béton, métal, bois etc.. ll est à noter que le limon peut très bien ne pas être apparent en étant par exemple noyé dans une paillasse de béton. Comme il a été remarqué sur la fig. 5, les marches d'escaliers de largeurs différentes, prennent diverses inclinaisons sur la ligne de giron. Lorsque le limon suit cette ligne, les sections 30 des marches et contresnarches dans ce plan (fig. 13) sont identiques et ceci est vrai aussi bien pour un escalier selon l'invention que pour un escalier à quartier tournant ou à balancement classique ; mais ce qui est important en ce qui concerne l'invention, c'est de définir un mode de construction des marches qui palie à l'inconvénient qu'elles sont toutes différentes les unes des autres. A partir d'un limon facile à construire: développement droit, pente constante dans les parties droites, hélices à pas constant dans le quartier tournants On peut réaliser toutes les marches de la volée en utilisant les pièces d'une meme forme 31. En effet, si lton réalise des marches dont la largeur au giron est égale à f (de tordre de 2 & ) et dont la largeur a une distance correspondant à la largeur de l'escalier est égale à e (de l'ordre de 42cm), on voit que ces marches seront, tout au long de la foulée, recouvertes en partie les unes par les autres, leur donnant ainsi la forme requise pour le balancement objet du brevet. En conséquence, la fabrication des marches peut etre facilitée et elles peuvent inerne autre préfabriquées et découpées à la longueur en 32 et ilne fait sucrin donte que cet avantage permettra la construction économique avec cu sans paillasse de l'escalier se sécurité selon l'invention. REVENDICATIONS 1) Procédé de construction d'escalier caractérisé en ce que quelles que soient ses dimensions et la largeur de son jour, la disposition des marches de ses parties tournantes permet une bonne foulée en limitant les largeurs extrêmes aux valeurs acceptables, le balancement des parties tournantes et droitreainsi défini étant déterminé par le calcul, 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la structure de l'escalier lui permet de maintenir sa stabilité en cas de rupture d'un plancher du bâtiment qu'il dessert. 3) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les accès aux niveaux desservis comportent un seuil solidaire de la structure de l'escalier qui permet tn débattement de porte échappant à sa largeur utile. 4) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'encloisonnement de l'escalier ayant sa stabilité assurée en cas de rupture d'un plancher est isolé thermiquement de la structure dudit escalier, de telle sorte que sa résistance au feu assure la stabilité au feu de ladite structure. 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications I, 2 , 3,4 caractérisé en ce que l'escalier comporte une paillasse en béton armé dont le coffrage est réalisé à partir de panneaux plans décrochés les uns par rapport aux autres. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans la hauteur des décrochements sont disposées des consoles permettant de supporter la paillassèXpar points d'appui centraux. 7) Procédé selon ltune quelconque des revendications 5 et 6 caractérisé en ce que, dans les vides créés par les décrochements du coffrage de la paillasse, on dispose le balisage et les points d'éclairage normal et de sécurité. R) Procédé selon ltune quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 caractérisé en ce que l'escalier comporte le long de son giron un limon auquel sont fixées des marches dont la découpe est ossue par leur superposition.