Calculer un escalier droit
1 - Introduction
Une petite définition de l’escalier : c’est une succession de plans horizontaux, les marches, qui permettent de relier deux points ayant des hauteurs différentes.
Le calcul de la dimension et de la position de ces marches est régit par des règles et des normes permettant d’obtenir un escalier agréable à utiliser. Ces normes sont générales à tous les métiers, seule la conception de l’escalier varie en fonction du type de matériau (bois, métal, béton ,verre, etc.) utilisé et de l’aspect souhaité : fixation des marches, taille et position des limons, etc.
Ces bases de calcul sont également valables pour tous les types d’escaliers : escalier droit, escalier hélicoïdal et escalier balancé.
Attention, les règles et normes présentées dans ce document sont adaptées aux escaliers destinés à un usage privé. Les normes ayant attrait aux lieux accueillant du public (ERP) sont beaucoup plus restrictives et ne rentrent pas dans le cadre de cet article.
2 - Le vocabulaire
Pour se comprendre, quelques mots à connaître :
- La marche, c’est la surface horizontale sur laquelle on pose le pied. Elle est composée de deux partie :
- Le giron, c’est la distance horizontale comprise entre deux nez de marches consécutifs.
- Le recouvrement, c’est la partie de la marche recouverte par la marche du dessus. Il n’est pas pris en compte dans le calcul mais il permet d’améliorer le confort de l’escalier.
- La hauteur de marche, c’est la distance verticale entre deux nez de marches consécutifs.
- Le nez de marche, c’est la partie saillante de la marche
- La contremarche n’est pas obligatoire, elle permet seulement de rendre un escalier hermétique. L’illustration 1 montre les deux cas de figures.
- L’emmarchement : c’est le passage utile de l’escalier.
- La marche palière est une marche qui se situe dans le prolongement du palier.
- La volée est une suite ininterrompue de marches. L’escalier de l’illustration 2 comporte deux volée de trois marches. La marche palière n’est pas prise en compte.
- L’échappée, c’est la distance verticale entre la partie du palier se trouvant au dessus de l’escalier et la marche située directement en dessous.
- La trémie, c’est l’ouverture pratiquée dans le plancher.
- La ligne de foulée, c’est une ligne fictive symbolisant le déplacement d’une personne montant l’escalier. Elle passe par tous les nez de marches. Sa position varie selon la largeur de l’escalier (voir le prochain chapitre).
3 - Les normes et le calcul
Avant le calcul, il faut concevoir l’escalier. Voici quelques normes et recommandations à respecter :
- Le hauteur de marche : Pour un escalier d’habitation, 175mm est une bonne moyenne, et pour les escalier hélicoïdaux on peut atteindre 190mm. Pour les escaliers accueillant du public, c’est 160mm maximum.
- La ligne de foulée symbolise donc le déplacement le déplacement d’une personne sur l’escalier, sa position va entièrement déterminer le calcul de l’escalier. Pour déterminer sa position, deux situations sont possibles :
- si l’emmarchement est inférieur à 1m, elle se situe à l’axe de l’emmarchement de l’escalier,
- s’il est supérieur à 1m elle se situe à 0.5m de l’intérieur de la courbe. Cette règle n’a d’incidence que dans le cas d’un escalier courbe.
Pour certains cas particuliers d’escaliers hélicoïdaux d’habitation, le calcul ne permet pas de trouver une solution en plaçant la ligne de foulée à l’axe de l’escalier ou à 0.5m de l’intérieur. On la positionne alors au 2/3 de la largeur en partant de l’intérieur de l’escalier.
- La pente de l’escalier :
La pente de l’escalier se calcule sur la ligne de foulée. Dans le cas de l’escalier courbe la pente est variable suivant qu’on la prenne à l’intérieur ou à l’extérieur de l’escalier.
Voici la répartition des principaux escaliers en fonction de leur pente. L’angle de monté idéal pour un escalier d’habitation étant de 32°.
- La volée : Pour un escalier se situant dans un lieu public, elle ne doit pas comporter plus de 21 marches successives . Les paliers permettent de repartir les marches sur les différentes volées dans les cas où le nombre total de marches de l’escalier est supérieure à 21.
- L’échappée se mesure sur la ligne de foulée. Dans un lieu public, elle devra être supérieure à 2,1m. Pour une habitation elle peut être légèrement diminuée, jusqu’à 1,90m, suivant la taille des personnes utilisant l’escalier mais attention à ne pas être gêné par le plancher, c’est une erreur assez courante.
A savoir qu’il faut plus de place pour descendre un escalier que pour le monter. Lors de la descente, on se penche légèrement en avant. Au risque de se taper la tête sur le bord de la trémie.
- La marche palière : Cette marche est facultative puisqu’elle se trouve dans le prolongement du palier mais elle peut avoir plusieurs fonctions intéressantes. Sa largeur dépend de la conception souhaitée.
Les principales utilisations de la marche palière :- Elle permet de garder le recouvrement sur la dernière marche quand l’épaisseur du plancher est supérieure à une hauteur de marche.
- Elle permet de cacher la platine de fixation de l’escalier.
-
- Elle permet de raccorder et de fixer les limons sur le plancher plus simplement. L’esthétique du raccord est également améliorée. Le limon ne dépasse pas en dessous du plancher.
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- Elle permet d’améliorer l’esthétique du raccord entre la rampe de l’escalier et le garde-corps du plancher. La main courante est continue. Dans le cas où la liaison entre la rampe et le garde-corps est obligatoire, il n’y a pas de raccord supplémentaire à fabriquer.
4 - Escalier droit en pratique
Quelques configurations possibles d’escalier droit :
4.1 - Les Etapes
4.1.1 - La prise de cotes
Elle à pour but de réunir toutes les informations nécessaires à la reproduction de l’environnement de l’escalier sur une feuille de papier :
-
- La hauteur à gravir, c’est la distance verticale entre le sol et le palier d’arrivé. Cette distance doit être très précise, de l’ordre du millimètre. Elles doit être prise au fil à plomb.
[([|Hauteur : 3000mm|])] - L’épaisseur du plancher. Il faut la prendre en compte dans le calcul de l’échappée.
[([|Epaisseur : 250mm|])] - La dimensions de la trémie. Elle a également une incidence sur l’échappée.
Attention à bien vérifier l’équerrage de la trémie
[([|Dimensions : 3300mm × 2250mm|])] - L’encombrement, c’est la longueur maximum que peut avoir votre escalier. A déterminer en fonction des contraintes du site : position des portes, des fenêtres, position du départ.
Point sensibles :- Le sens d’ouverture des portes, il faut veiller à ce qu’une porte ne s’ouvre pas sur le départ de l’escalier.
- La position des fenêtres. Si vous ne souhaitez pas que votre escalier traverse une fenêtre, pensez à les dessiner sur le plan pour les prendre en compte lors de la conception.
- L’ échappée calculée à partir des dimensions de la trémie et de l’épaisseur du plancher
- La hauteur à gravir, c’est la distance verticale entre le sol et le palier d’arrivé. Cette distance doit être très précise, de l’ordre du millimètre. Elles doit être prise au fil à plomb.
Sur cet exemple, l’encombrement est déterminé par l’échappée suivant les dimensions de la trémie et l’épaisseur du plancher. Elle sera tracée à partir des différentes vues.
4.1.2 - Tracer les vues à partir de la prise de cote
Dans cet exemple seules deux vues sont nécessaires (Illustration 10) :
- La vue de dessus (D) pour visualiser la trémie et l’emplacement de l’escalier.
- Une vue de coté (F) pour tracer l’encombrement de l’escalier et calculer le nombre de marches.
4.1.3 - Implantation de la marche palière :
L’inconvénient de la marche palière dans les cas où la trémie n’est pas très grande est qu’elle réduit la longueur maximum de l’escalier et donc augmente la pente.
Le giron de la marche palière peut être déterminé de plusieurs façons :
- En additionnant l’épaisseur de la platine fixation, le recouvrement et le jeu laissé entre l’arrière de la marche et la platine fixation. Cela permet de minimiser l’encombrement de la marche palière et de garder le maximum de longueur pour l’escalier.
- Pour faciliter la fabrication, la marche palière peut avoir le même giron qu’une marche de l’escalier.
- Pour éviter que le limon ne dépasse de la dalle, un rapide traçage peut être réaliser pour calculer le giron minimum de la marche palière
[([|Dans cet exemple, la marche palière aura un giron de 100mm.|])]
Pour déterminer l’encombrement de l’escalier :
- Positionnez la marche palière
- Implantez l’échappée.
- Tracez la pente minimum de l’escalier.
- En déduire la longueur maximum de l’escalier.
Ce tracé permet d’estimer l’encombrement de l’escalier. C’est une estimation, elle va seulement servir de base pour le calcul.
4.1.4 - Le calcul des dimensions des marches :
[(Voici la règle la plus importante pour le calcul des dimensions et du nombre de marches d’un escalier. Il en existe plusieurs, dans ce document sera utilisée la plus commune.
Pour pouvoir calculer les marches d’un escalier, il faut introduire un rapport mathématique liant la hauteur de marche et le giron.
Ce rapport est communément appelé « formule de Blondel  », du nom de l’architecte qui l’a introduite dans ses réalisations :)]
[([|2 × hauteur de marche + 1 × giron = 630|])]
[(Evidement l’exercice consistera à s’approcher au maximum de cette valeur, il est très rare de pouvoir l’atteindre.)]
Le calcul de l’escalier se fait par approches successives pour atteindre la formule de Blondel. Ensuite le choix se fait entre les différentes solutions calculées.
- Diviser la hauteur de l’escalier (3000) par une hauteur moyenne de 175mm :
- 3000 ÷ 175 = 17,4 ==> Nombre de divisions possibles
- 3000 ÷ 17 = 176,5 ==> Hauteur de marche avec 17 divisions
- 3000 ÷ 18 = 166,7 ==> Hauteur de marche avec 18 divisions
- Diviser la longueur maximum moins la marche palière (4185 - 100 = 4085) par le nombre de divisions trouvé (17 et 18) :
- 4085 ÷ 17 = 240,3 ==> Giron avec 17 divisions
- 4085 ÷ 18 = 227,0 ==> Giron avec 18 divisions
- Vérification de la formule de Blondel :
[Rappel : 2 × hauteur de marche + 1 × giron = 630]- En utilisant 17 divisions : 176,5 × 2 + 240,3 = 593
- En utilisant 18 divisions : 166,7 × 2 + 227,0 = 560
Les résultats sont assez éloignés de 630. Il faut faire un essai avec 16 divisions.
- Diviser la hauteur de l’escalier (3000) par 16 :
- 3000 ÷ 16 = 187,5 ==> Hauteur de marche avec 16 divisions
- Diviser la longueur maximum (4185) par 16 divisions :
- 4085 ÷ 16 = 255,3 ==> Giron avec 16 divisions
- Vérification de la formule de Blondel :
- En utilisant 16 divisions : 187,5 × 2 + 255,3 = 630
Le résultat se rapproche de 630 mais au détriment de la hauteur de marche.
Il faut souvent faire plusieurs essais pour arriver à un résultat correct.
Il y a deux résultats intéressants :
- 17 divisions
- Hauteur de marche : 176,5
- Giron : 240,3
- 16 divisons
- Hauteur de marche : 187,5
- Giron : 255,3
Le choix se fera en fonction de l’utilisation de l’escalier : privilégier la hauteur de marche ou la formule de Blondel.
En général c’est la hauteur de marche qui prime sur le reste.
[([|Il faut savoir qu’aujourd’hui, la hauteur de marche pour un escalier accueillant du public ne doit pas dépasser 160mm.|])]
Le choix se portera sur la première solution : 17 divisions. C’est un bon compromis pour un escalier de maison particulière.
4.1.5 - Traçage de l’escalier sur la Vue de coté :
4.1.6 - Implanter le recouvrement, l’épaisseur des marches et les limons
La distance entre le nez de marche et le bord du limon (qui est ici de 20mm) s’appelle le cochonnet.
Dans le cas d’un limon métallique, on implante le cochonnet puis on détermine la largeur du limon en fonction des profils existant : dans cet exemple un fer plat de 250mm.
5 - Des images...
Quand on oublie la marche palière
la rampe se raccorde avec beaucoup de difficulté
