La conception d’un escalier en colimaçon : les types, les avantages et les dimensions minimales. Un exemple complet de modélisation 3D à télécharger

Dans ce focus nous analysons la conception d’un escalier en colimaçon, avec des approfondissements théoriques et pratiques et un exemple utile ; l’article est complet de modélisation 3D d’exemple à télécharger.

Pourquoi choisir un escalier hélicoïdal ?

La nécessité d’optimiser les espaces est l’une des demandes les plus récurrentes à laquelle les experts doivent répondre avec des solutions toujours plus ingénieuses, créatives et fonctionnelles. La conception d’un escalier en colimaçon est une opération qui exige une attention particulière. Il faut tenir compte des exigences esthétiques, fonctionnelles et structurelles : définir le type, la forme, le matériau, la structure et la placer dans la bonne position. Ce sont tous des choix qui se repercutent  fortement sur la qualité finale de la conception et de la mise en oeuvre.

L’utilisation d’un escalier en colimaçon permet de répondre à tous ces besoins.

L’image représente un escalier en colimaçon métallique, à vis, suspendu au noyau à un plan circulaire, l’escalier est noir et les parois de la cage sont marbrés, le rendu est issu de Edificius logiciel de conception architecturale 3D BIM.

Conception d’un escalier en colimaçon – rendu issu de Edificius

Pour approfondir  le sujet des escaliers intérieurs, cliquez sur le lien de “L’architecture d’un escalier d’intérieur : des critères et des exemples de conception 3D à télécharger”.

La conception d’un escalier en colimaçon : les types et les avantages

L’escalier en colimaçon est un type particulier d’escalier à rampe tournante qui est plus fréquent dans les bâtiments privés et résidentiels, dans les espaces réduits ou dans des contextes particuliers.

L’escalier en colimaçon peut avoir un plan :

  • circulaire
  • carré
  • elliptique.
L’image représente un escalier en colimaçon en plan circulaire, en plan carré, en plan elliptique, ce sont les différents types de plan d’un escalier hélicoïdale, Edificius logiciel de conception architecturale 3D BIM.

Plan circulaire                                                        Plan carré                                                                     Plan elliptique

L’escalier hélicoïdal en plan circulaire est le plus courant, car il occupe une plus petite surface que les autres types.

Généralement, la structure d’un escalier en colimaçon est constituée d’un support central qui se développe verticalement, sur lequel les marches réalisées en porte-à-faux ou en appui sur un autre support.

Le support central est généralement en métal ou en bois et plus rarement en béton armé lorsqu’il s’agit d’escaliers extérieurs. Les marches peuvent être réalisées dans n’importe quel matériau.

L’image représente une vue en plan d’un escalier en colimaçon en plan circulaire issue de Edificius logiciel de conception architecturale 3D BIM.

Conception d’un escalier en colimaçon – vue en plan issue de Edificius

Préférer un escalier hélicoïdal à un escalier traditionnel (en L, rectangulaire, etc.) présente des avantages évidents, notamment en termes de gestion de l’espace. Un escalier en colimaçon, en effet, occupe une petite surface en plan et peut également être placé dans des cages d’escalier d’un diamètre d’environ 1,20 m.

De plus, sur le marché une large gamme de solutions préfabriquées est disponible, ce qui permet également de réaliser d’importantes économies de coûts et de temps d’installation.

Le dimensionnement d’un escalier en colimaçon

Pour que l’utilisation d’un escalier soit confortable, le rapport entre la hauteur de la marche et le plat de la marche doivent être correctement évalué.

Au cours des siècles, des études architecturales et ergonomiques ont produit diverses formules empiriques pour théoriser le rapport hauteur/plat de marche et garantir une utilisation sûre de l’escalier.

Aujourd’hui encore, la formule la plus communément utilisée est celle de l’architecte François Blondel, datant de 1675. La célèbre formule est basée sur l’hypothèse que l’effort fait pour soulever le pied verticalement est deux fois plus important que celui fait pour le déplacer horizontalement.

De cette intuition, il en découle que le rapport correct entre la hauteur de marche et le giron doit être égal à :

2 hauteurs (h) + 1 giron (g) = 60 ÷ 64 cm

h est la valeur de la hauteur de la marche et g la longueur du giron.

L’image représente une application graphique de la formule de Blondel, illustré par le pas d’un homme sur une marche d’un escalier en colimaçon en plan circulaire, Edificius logiciel de conception architecturale 3D BIM.

Profil de personne sur un escalier illustrant la formule Blondel

Une fois défini le rapport correct entre la hauteur et le giron, il est maintenant nécessaire de déterminer telles valeurs.

Pour chaque type escalier, le giron ne doit pas être inférieure à 25 cm. Dans les escaliers hélicoïdaux, la forme triangulaire de la marche implique une marche qui varie du centre de l’escalier à la main courante.

L’image représente une vue en coupe d’un escalier en colimaçon métallique, à vis, suspendu au noyau à un plan circulaire, issue de Edificius logiciel de conception architecturale 3D BIM.

Conception d’un escalier en colimaçon – vue en coupe issue de Edificius

Pour calculer la dimension exacte du giron, il est nécessaire de la mesurer le long de la ligne de foulée, identifiée sur la base de la valeur du diamètre de l’escalier et positionné environ à 30 cm de la main courante. La hauteur de la marche doit être calculée en tenant compte de l’échappée de l’escalier, c’est-à-dire de la distance verticale entre deux points homologues.

En effet, l’escalier hélicoïdal se développe sur sois même autour d’un axe central, chaque marche doit être distante d’au moins 2 m de son homologue dans la marche supérieur, afin d’assurer une distance suffisante pour permettre un passage sécurisé des usagers.

L’image représente l’échappée de l’escalier d’un escalier en colimaçon, issue de Edificius logiciel de conception architecturale 3D BIM.

Conception d’un escalier en colimaçon – distance de l’échappée de l’escalier

Par conséquent, dans l’escalier en colimaçon de petit diamètre (100/130 cm) où, pour ne pas trop réduire la profondeur du giron, il n’est pas possible d’insérer plus de 12 marches par tour, la valeur de la hauteur sera généralement plus élevée que dans les escaliers droits.

La conception d’un escalier en colimaçon : un exemple pratique

Pour faciliter la compréhension de la conception d’un escalier en colimaçon, nous proposons un exemple pratique.

Supposons de devoir concevoir un escalier hélicoïdal en plan circulaire, de disposer d’une cage de 1,30 m de diamètre et de devoir surmonter une différence de niveau de 3,00 m.

Pour déterminer le diamètre d’un escalier avec une base circulaire, nous rappelons que, pour faciliter l’installation et l’utilisation, il est recommandé que le diamètre de l’escalier soit légèrement inférieur à celui de la cage disponible. Dans ce cas, nous définissons 1,20 m le diamètre pour la réalisation de l’escalier.

Dans un premier temps, il est nécessaire d’établir la position et la largeur de la marche palière ainsi que la longueur et la position de la ligne de foulée.

Il est recommandé que la marche palière de l’escalier en colimaçon aie une largeur au moins égale à la largeur de la marche. Dessinons une marche palière avec une largeur à la corde égale au rayon de l’escalier (dans ce cas 60 cm). Nous aurons un triangle équilatéral avec des angles internes égaux à 60°.

L’image représente la dimension de la marche palière d’un escalier en colimaçon, issue de Edificius logiciel de conception architecturale 3D BIM.

Conception d’un escalier en colimaçon – dimension de la marche palière

La ligne de foulée doit être indiquée à environ 30 cm de la main courante. Par conséquent, avec un diamètre de l’escalier de 1,20 m, nous aurons un diamètre de ligne de 0,60 m.

Calculons la longueur de la ligne de foulée en plan :

0,60 m x π = 1,88 m

qui est la valeur à laquelle on doit soustraire l’espace occupé par la marche palière.

Par conséquent, la valeur définitive de la ligne de foulée pour le calcul est 1,88 m – (1,88 / 6) m = 1,57 m.

A ce point, nous pouvons dessiner une élévation de l’escalier développé en plan. Nous reportons horizontalement la mesure de la ligne de foulée mesurée en plan, comprise entre l’arrière et l’avant du palier (1,57 m) et verticalement l’échappée de 2,00 m. requise par l’escalier En joignant les deux extrémités, on obtient le développement réel de la ligne de foulée égale à 2,54 m (calculable avec le théorème de Pythagore).

Maintenant, nous pouvons procéder au calcul des hauteurs de marches et des girons comme pour les escaliers droits.

On peut maintenant dessiner un plan l’escalier pour vérifier le confort de l’entrée et de la sortie. Si l’entrée apparaît inconfortable, nous pouvons décider de faire pivoter tout l’escalier, en déplacent la sortie en conséquence, ou de changer le sens de la montée de droite à gauche, en laissant inchangé la marche palière, et en déplaçant l’entrée du côté opposé.

L’escalier que nous proposons à une structure en acier, avec un pilier central de section circulaire. Le choix des matériaux contrastants, le marbre et la résine noire, rend le résultat final suggestif.

L’image représente un escalier en colimaçon métallique, à vis, suspendu au noyau à un plan circulaire, l’escalier est noir et les parois de la cage sont marbrés aux milieux d’un grand salon avec un revêtement de sol noir brillant et une très grande baie vitrée, le rendu est issu de Edificius logiciel de conception architecturale 3D BIM.

Conception d’un escalier en colimaçon – rendu issu de Edificius

Télécharger la modélisation 3D BIM du projet

Voici, disponible ci-dessous en téléchargement gratuit la modélisation 3d réalisé avec un logiciel de conception architecturale BIM, de la conception d’un escalier en colimaçon.

Télécharger la modélisation 3D BIM (fichier.edf) d’un projet d’escalier en colimaçon