Brevet FR2960896A1 — publié le 20111209

PROCEDE ET DISPOSITIF DE COFFRAGE RAPIDE D'ESCALIER TOURNANT METTANT EN OEUVRE DES COMPENSATEURS La présente invention concerne un procédé et un dispositif de coffrage rapide d'escalier tournant, mettant en oeuvre des compensateurs. Le domaine de l'invention est celui des dispositifs de coffrage permettant le moulage et la prise d'un béton sous une forme prédéterminée. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif de coffrage d'escalier tournant en béton. Le coffrage d'un escalier comprend : - un coffrage inférieur pour le moulage de la paillasse, c'est-à-dire la partie inférieure de l'escalier, ce coffrage inférieur s'appuyant sur un ou plusieurs étais lorsqu'il existe un espace vide sous l'escalier ; - un coffrage latéral assurant le moulage des bordures latérales, le cas 15 échéant et - un coffrage des marches, généralement limité à un coffrage des contre-marches. Un coffrage d'escalier est traditionnellement constitué d'une charpente mise en place sur le site de construction et dimensionnée en fonction des caractéristiques 20 de l'escalier (et notamment la longueur, la largeur des marches, l'emmarchement et l'épaisseur de la paillasse). Une telle charpente, du fait qu'elle comprend une multitude d'éléments à assembler, représente une structure lourde, et dont la mise en place est longue et difficile. Les étapes de fabrication d'un coffrage comportent ainsi : 25 - d'abord, de tracer, à l'aide d'un mètre, d'une équerre et d'un niveau, la projection de l'emmarchement sur un support latéral, par exemple un mur, - fixer des planches destinées à recevoir et supporter des éléments de coffrage de contremarche, - construire une bordure pour recevoir et supporter les éléments de coffrage 30 de contremarche. Ainsi, la constitution d'un coffrage peut prendre une trentaine d'heures pour un escalier tournant. On connaît différents systèmes de coffrage plus perfectionnés. Le document WO 95 04202 décrit l'utilisation de barres horizontales (« horizontal supporting members ») télescopiques qui supportent une base inférieure de coffrage d'escalier, en matériau synthétique. Cependant, ce système ne permet pas de faire des formes arrondies élégantes, est difficile d'emploi et nécessite un temps de pose trop important. Le document WO 94 29548 décrit un coffrage circulaire d'escalier comportant une trame inférieure consistant en des traverses coulissantes à axes variables supportant des moules à géométrie variable et des moyens de compensation latéraux placés au dessus des moules à géométrie variable. Une trame supérieure est composée d'un pivot à angles variables sur lequel sont montés des panneaux de support de coffrage des marches. Le système présenté dans ce document présente les mêmes défauts que celui présenté dans le document WO 95 04202. Le document DE 1 02 004 010 927 décrit un réseau de traverses munies de trous de passage d'air et un jeu de coffrages de marches installés localement. Les trous de passage d'air permettent de connecter les éléments de traverses entre eux. Les traverses sont placées parallèlement aux marches à former. Un liner de colmatage est supporté par ces traverses. Le document DE 44 20849 décrit des traverses de longueur variable pour supporter des plaques de coffrage. Le document DE 1960 1260 décrit des profilés de support latéraux fixés aux murs, sur lesquels reposent des éléments télescopiques qui supportent une paroi de coffrage. Le document WO 2001 18326 décrit une paroi coffrante à géométrie variable pour la réalisation de la face intérieure d'un escalier tournant en béton. Ce document décrit notamment des moyens de modification de l'écartement entre une peau coffrante déformable associée en sous face à une structure porteuse rigide et la structure porteuse. Ces moyens de modification d'écartement visent à faire prendre à la peau une forme gauche. Le document EP 696 668 décrit une sous-structure de traverses et une couverture de coffrage supportée par cette substructure pour former la surface de coffrage. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de coffrage d'escalier tournant à couler, caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins un compensateur latéral fixé à au moins un support fixe et - au moins un moule flexible appuyé sur au moins un dit compensateur. Grâce à ces dispositions, on peut adapter rapidement et facilement le coffrage à toutes les formes d'escalier tout en évitant de recourir à l'emploi d'engins de levage surdimensionnés et coûteux. La souplesse du moule lui permet de s'adapter à la forme de l'escalier et de prendre une forme harmonieuse. Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit compensateur est en matériau flexible. Grâce à ces dispositions, la forme de l'escalier, le long d'un mur ou d'un 10 support de compensateur peut être sinueuse et donc harmonieuse. Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit compensateur est en matériau composite. Le poids du compensateur est ainsi réduit et le compensateur peut être découpé à la dimension voulue. Selon des caractéristiques particulières, le moule flexible est composé 15 d'éléments dont les bords ont une moindre épaisseur que le centre. La transition entre deux éléments du moule est ainsi moins accentuée, ce qui favorise la qualité de surface de la sous-face de l'escalier. Selon des caractéristiques particulières, le moule flexible comporte au moins un élément en matériau composite. Le poids des éléments du moule est ainsi réduit 20 et le moule peut être découpé aux dimensions voulues. Selon des caractéristiques particulières, le moule flexible comporte au moins une face lisse. L'escalier fabriqué avec ce moule possède ainsi, à son tour, une surface lisse. Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit compensateur 25 présentent une coupe en forme de « L », c'est-à-dire à deux surfaces sensiblement planes à angle sensiblement droit. Grâce à ces dispositions, l'une de ces surfaces planes est fixée sur un mur ou un support. Le compensateur coffre ainsi les côtés de l'escalier en coffrant la sous-face. L'autre de ces surfaces sert à supporter le moule. 30 Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit compensateur présente une coupe concave. Selon des caractéristiques particulières, au moins un dit compensateur présente une coupe convexe. Grâce à chacune de ces dispositions, des compensateurs sont adaptés aux formes latérales des escaliers tournants qui prennent appui sur des murs plans. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de coffrage d'escalier tournant à couler, caractérisé en ce qu'il comporte, avant de couler le béton de l'escalier : - une étape de pose d'au moins un compensateur latéral le long d'au moins un support fixe et - une étape de pose d'au moins un moule flexible sur au moins un dit compensateur. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, tel que succinctement exposés ci-dessus, ils ne sont pas rappelés ici. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : - le figure 1 représente, schématiquement et en perspective, un compensateur mis en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, - les figures 2 et 3 représentent, schématiquement et selon trois plans 20 perpendiculaires, deux compensateurs mis en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, - la figure 4 représente, schématiquement et en vue de dessus, un moule mis en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, 25 - la figure 5 représente, schématiquement et en perspective, un moule mis en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, - les figures 6 à 10 représentent, schématiquement et en perspective, différents noyaux centraux mis en oeuvre dans différentes réalisations d'escalier 30 conformément à la présente invention, - la figure 11 représente, schématiquement et en vue de dessus, le noyau central illustré en figure 10, - la figure 12 représente, schématiquement, différentes positions de contremarches obtenues avec le noyau central illustré en figure 6, - la figure 13 illustre, en perspective, un modèle d'escalier tournant à réaliser, - la figure 14 représente, en perspective, des arêtes d'un coffrage à réaliser, - les figures 15 à 24 représentent, en perspective, différentes étapes de réalisation d'un coffrage et d'un escalier tournant, mettant en oeuvre le dispositif objet de la présente invention et - la figure 25 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes mises en oeuvre dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention. On observe, en figure 1, un compensateur latéral 105 destiné à être fixé à un mur ou à un support provisoire. La fixation à ce support s'effectue, de manière classique, par exemple par positionnement de vis et de rondelles. Préférentiellement, au moins un compensateur 105 est en matériau flexible. La forme de l'escalier, le long d'un mur ou d'un support de compensateur peut ainsi s'adapter à de légères variations. Préférentiellement, au moins un compensateur 105 est en matériau composite. Le poids du compensateur 105 est ainsi réduit et le compensateur 105 peut être découpé à la dimension voulue. Préférentiellement, comme illustré en figure 1, au moins un compensateur 105 présente une coupe en forme de « L », c'est-à-dire à deux surfaces sensiblement planes à angle sensiblement droit. L'une de ces surfaces planes est fixée sur un mur ou un support. Le compensateur coffre ainsi les côtés de l'escalier en coffrant la sous-face. L'autre de ces surfaces sert à supporter un élément de moule souple (voir figures 4 et 5), permettant de former un moule à géométrie variable. On observe, en figure 2, un compensateur concave 106 destiné à supporter les parties d'escalier de cette forme, notamment externes (voir figures 19 et 21). On observe, en figure 3, un compensateur convexe 107 destiné à supporter les parties d'escalier de cette forme, notamment externes (voir figures 18 et 20). On observe, en figures 4 et 5, un moule flexible 115 destiné à prendre appui sur au moins un compensateur 105. La souplesse du moule 115 lui permet de s'adapter à la forme de l'escalier et de prendre une forme harmonieuse. Préférentiellement, le moule flexible 115 est composé d'éléments dont les bords ont une moindre épaisseur que le centre. La transition entre deux éléments du moule est ainsi moins accentuée que si l'épaisseur de l'élément de moule était constante jusqu'à son bord, ce qui favorise la qualité de surface de la sous-face de l'escalier. Préférentiellement, le moule flexible 115 comporte au moins un élément en matériau composite. Le poids des éléments du moule est ainsi réduit. Préférentiellement, le moule flexible comporte au moins une face lisse. Cette face est positionnée vers le haut lors de la constitution du coffrage afin que l'escalier fabriqué avec ce moule possède, à son tour, une surface inférieure lisse. La gamme de moules de différentes géométries permet de coffrer la sous-face de l'escalier et, notamment, la partie tournante de l'escalier. Préférentiellement réalisé en matériau composite, chaque moule est flexible lors de sa pose et sous le poids de béton qu'il supporte lorsque le béton est coulé. Chaque moule présente les qualités suivantes : - légèreté (portable sans matériel de levage), - résistance (il supporte le poids du béton), - flexible (on en modifie aisément la forme), - finition de surface permettant à la sous-face de l'escalier d'être lisse et régulière et - finition d'extrémités par utilisation d'une peau fine permettant d'améliorer la finition des lignes de liaison avec chaque autre moule. Dans des modes de réalisation, les moules 115 sont en mousse, en polystyrène ou en matériau composite (résine et fibre de verre) et les compensateurs sont en acier. Les figures 6 à 12 concernent des mécanismes de réglage simultané de supports d'emmarchement intérieur pour la réalisation d'une structure de coffrage d'escalier tournant, aussi appelés, chacun « noyau central ». D'une manière générale, chacun de ces mécanismes comprend une cage ou boîtier, de taille et forme différente en fonction de l'escalier à réaliser, dans laquelle est disposé un arbre fileté, horizontal ou vertical, traversant un écrou sur lequel un jeu de bras interdépendants liés par liaisons pivots portent des supports d'emmarchement. Ainsi, deux bras interdépendants primaires sont liés par liaisons pivots à cet écrou. Chaque bras primaire est relié par liaison pivot à un autre bras, secondaire, fixé à son extrémité par liaison pivot à la cage. Ces bras sont eux même reliés par liaison pivot à d'autres bras, tertiaires, de différentes longueurs reliés par liaison pivot à un support d'emmarchement. Ces supports progressent dans des lumières qui permettent de les guider. Ce mécanisme permet de régler aussi bien les espacements de hauteurs que les différences de longueurs variables entre les supports, et évite donc de devoir utiliser des dispositifs distincts pour chaque réglage. Les mécanismes sont applicables à tous les différents types d'escaliers tournants. Les différents modes de réalisation du mécanisme, respectivement 210, 220, 230, 240 et 250, illustrés aux figures 6 à 10, sont adaptés au réglage simultané de supports d'emmarchement pour différents types d'escaliers tournants. Chaque mécanisme comprend une cage, ou boîtier, respectivement 211, 221, 231, 241 et 251, dans laquelle sont disposés des bras primaires, respectivement 212, 222, 232, 242 et 252, interdépendants par des axes transversaux, en liaisons pivots. La rotation d'un arbre fileté, respectivement 213, 223, 233, 243 et 253, grâce à un moyen de commande, respectivement 214, 224, 234, 244 et 254, par exemple une manivelle, permet une progression rectiligne horizontale d'un écrou 215, 225, 235, 245 et 255. La progression de cet écrou est visible grâce à une échelle graduée (seulement représentée en figure 6 sous la référence 280) située sur une paroi extérieure latérale de la cage, échelle qui permet de déterminer la hauteur obtenue entre chaque support. L'écrou est interdépendant des bras primaires 212 à 252, grâce à des axes transversaux. L'une des extrémités de chaque bras primaires 212 à 252 est interdépendante à la cage 211 à 251, par un pivot positionné sur un axe transversal. La progression de l'écrou 215 à 255 permet le mouvement vertical des bras 212 à 252, qui répercutent ce mouvement à des bras secondaires, respectivement 216, 226, 236, 246 et 256, comme illustré en figure 12 en ce qui concerne le noyau central 210. Chaque support d'emmarchement, respectivement 217, 227, 237, 247 et 257, est articulé sur son axe respectif par un bras tertiaire, respectivement 218, 228, 238, 248 et 258, autorisant un mouvement du support dans le sens horizontal et vertical. Dans les parois latérales de la cage 211 à 251 sont agencées des saignées curvilignes, respectivement 219, 229, 239, 249 et 259, traversées par les supports 217 à 257 de réglage de l'emmarchement. Ces saignées sont obturées par un joint à lèvres élastiques (non représenté) destiné à éviter que le béton liquide ne puisse pénétrer dans le noyau central. La cage 211 à 251 peut se fixer sur un pied 260 représenté en figures 15 à 24, pied qui permet de régler la position verticale du noyau 210 à 250. Ainsi, un noyau central 210 à 250 permet la mise en place tasseaux, de deux à neuf selon le noyau central, en effectuant, d'un seul geste, un réglage avec une manivelle. Dans des modes de réalisation, les noyaux 210 à 250 respectent les règles suivantes : - les hauteurs de marche vont de 165 à 205 mm et - en partant du fond de l'escalier, l'écart entre le fond du noyau et la première marche doit être inférieure à l'écart entre la première et la seconde marche, qui est à son tour inférieure à l'écart entre la deuxième et la troisième marche ... L'utilisation d'un arbre filetée 213 à 253 facilite le réglage dans les deux sens. Afin de bénéficier d'un meilleur guidage des tasseaux, dans des modes de réalisation, on met en oeuvre des bras de guidage avec des tubes rectangulaires. Le noyau 210 à deux quarts tournants milieu illustré en figure 6 permet de régler la position de sept tasseaux. Le noyau 220 à un quart tournant milieu illustré en figure 7 permet de régler la position de cinq tasseaux. Le noyau pour escaliers à un quart tournant milieu a suscité une nouvelle étude. La cinématique permet de déplacer quatre tasseaux sur deux faces perpendiculaires entre elles, la position du cinquième tasseau, fixe par rapport à la cage, étant donnée par le pied 260. Afin de relier à nouveau les deux parties du mécanisme qui concernent les deux faces perpendiculaires, l'arbre fileté est positionné dans le sens vertical. On note que les deux parties du mécanisme ne sont pas reliées au même écrou. De plus, ces deux écrous se déplacent dans deux sens opposés. L'arbre fileté est, à cet effet, composé d'un arbre fileté avec pas à droite soudée à un autre arbre fileté avec pas à gauche. Le noyau à deux quarts tournants large 250, par exemple d'épaisseur 150 et 200 mm, illustré en figures 10 et 11, permet de régler conjointement neuf tasseaux. Dans le mode de réalisation illustré, deux arbres filetés parallèles 253 sont mis en oeuvre. Ces arbres filetés sont reliés entre eux à l'aide d'une courroie 285, dans le sens vertical. Chacune de ces tiges filetées comprend une tige filetée avec pas à droite soudée à une autre avec pas à gauche. Le pied 260, qui permet de placer le noyau à la bonne hauteur, est basé sur le principe de l'étai. Il y a un réglage approximatif, avec la possibilité de déplacer le noyau de 10 cm en 10 cm. Ensuite, un réglage plus précis est effectué en vissant une tête. Ainsi, chaque noyau central comporte des moyens de réglage simultané de la hauteur et de la longueur de plusieurs marches. Le noyau central d'escalier permet ainsi le coffrage de la partie centrale de l'escalier en assurant deux fonctions : - le coffrage et - le réglage de la largeur et de la hauteur des marches. Le noyau central comporte un système mécanique de tasseaux servant à supporter les contre-marches et à régler l'épaisseur de la paillasse (partie bétonnée plus ou moins épaisse qui porte les marches), en relation avec les compensateurs 105 et les moules 115. La figure 13 représente une première modélisation 290 d'un escalier 270 à deux quarts tournants. La figure 14 représente le coffrage 291 correspondant, sous forme des arêtes latérales des marches, contremarches et sous-face. Pour réaliser un coffrage d'escalier mettant en oeuvre la présente invention, on positionne le noyau central 210 en réglant la hauteur du pied 260, comme illustré en figure 15. Puis, on positionne successivement les compensateurs internes 105, comme illustré en figures 16 et 17. On positionne ensuite les compensateurs externes, respectivement convexe 107, concave 106, convexe 107 et concave 106, comme illustré en figures 18 à 21. On installe ensuite les éléments de moule 115, comme illustré en figures 22 et 23. Le coffrage est ainsi complet. On peut alors couler le béton, comme illustré en figure 24, pour obtenir l'escalier. On procède ensuite au démontage du noyau, des compensateurs et des moules. On observe, en figure 25, que, dans un mode de réalisation particulier, le procédé de coffrage d'escalier tournant à couler objet de l'invention comporte : - une étape 305 de réglage simultané de la hauteur et/ou de la longueur de plusieurs marches, en mettant en oeuvre un noyau central, - une étape 310 de pose d'au moins un compensateur latéral le long d'au moins un mur, - une étape 315 de pose d'au moins un moule flexible sur au moins un dit compensateur et sur les moyens de réglage du noyau central, - une étape 320 au cours de laquelle on coule le béton de l'escalier, - une étape 325 de prise du béton et - une étape 330 de décoffrage, au cours de laquelle on récupère les éléments constitutifs du coffrage. Grâce à la mise en oeuvre de la présente invention, on peut adapter rapidement et facilement le coffrage à toutes les formes d'escalier tout en évitant de recourir à l'emploi d'engins de levage surdimensionnés et coûteux. Le coffrage en matériau composite permet, en outre, de réaliser diverses formes d'escaliers tournant, par exemple un, deux ou trois quarts tournant, grâce à un système de compensateurs réglables. De plus, les mêmes éléments de coffrage peuvent être réutilisés un grand nombre de fois. La mise en oeuvre de la présente invention permet de ramener d'une trentaine d'heures à environ huit heures la durée de travail de réalisation d'un escalier tournant. REVENDICATIONS1. Dispositif de coffrage d'escalier tournant (270) à couler, caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins un compensateur latéral (105, 106, 107) fixé à au moins un support fixe et - au moins un moule (115) flexible appuyé sur au moins un dit 10 compensateur. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel au moins un dit compensateur (105, 106, 107) est en matériau flexible. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel au moins un dit compensateur (105, 106, 107) est en matériau composite. 15 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le moule flexible (115) est composé d'éléments dont les bords ont une moindre épaisseur que le centre. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le moule flexible (115) comporte au moins un élément en matériau composite. 20 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le moule flexible (115) comporte au moins une face lisse. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel au moins un dit compensateur (105, 106, 107) présente une coupe en forme de « L », c'est-à-dire à deux surfaces sensiblement planes formant, entre elles, un angle 25 sensiblement droit. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel au moins un dit compensateur (106) présente une coupe concave. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel au moins un dit compensateur (107) présente une coupe convexe. 30 10. Procédé de coffrage d'escalier tournant à couler, caractérisé en ce qu'il comporte, avant de couler le béton de l'escalier : - une étape (310) de pose d'au moins un compensateur latéral le long d'au moins un support fixe et- une étape (315) de pose d'au moins un moule flexible sur au moins un dit compensateur.