Tout ce qu'il faut savoir sur l'escalier en béton armé

Des escaliers en vue aux escaliers en porte-à-faux, ce guide complet vous propose des pratiques innovantes et des conseils professionnels sur la façon de calculer, concevoir et construire l’escalier en béton armé.

L’escalier en béton armé est une structure qui, en plus de remplir une fonction essentielle de liaison entre les différents niveaux d’un bâtiment, peut également devenir un élément architectural majeur.

Dans cet article, nous explorerons en détail comment calculer, concevoir et construire des escaliers en béton armé, mettant en lumière les pratiques innovantes et les tendances modernes du secteur.

Plans d’exécution du escalier issu du logiciel EdiLus

Conception d’escaliers en béton armé

Pour la conception d’un escalier en béton armé, les détails de conception sont essentiels pour garantir que l’escalier s’intègre parfaitement dans l’environnement environnant et réponde aux besoins fonctionnels du bâtiment. Il y a plusieurs aspects à prendre en compte, tels que le rapport entre la hauteur de marche et la profondeur de la marche, l’accessibilité et l’aspect architectural.

Examinons ces aspects plus en détail.

Rapport entre la hauteur de marche et la profondeur de la marche

Le rapport entre la hauteur de marche et la profondeur de la marche est l’un des principes fondamentaux dans la conception d’escaliers en béton armé. Ce rapport concerne la distance verticale (hauteur de marche) entre deux marches consécutives et la profondeur (marche) de la marche elle-même. La bonne définition de ce rapport est cruciale pour garantir que l’escalier est sûr, confortable et conforme aux normes de conception.

Pour mieux comprendre l’importance de ce rapport, examinons les formules et les calculs impliqués :

Hauteur de marche – la hauteur de marche représente la distance verticale entre deux marches consécutives et est généralement mesurée du plan de marche d’une marche au plan de marche de la marche suivante. Cette valeur est essentielle pour calculer le nombre total de marches dans un escalier. La formule pour calculer la hauteur de marche totale est la suivante :

A=H/N

Où :

A – la hauteur de chaque marche,
H – la hauteur totale de la surface sur laquelle l’escalier doit être construit,
N – le nombre de marches.

Profondeur de marche : La profondeur de marche représente la profondeur de la marche et est mesurée du bord avant d’une marche au bord avant de la marche suivante. La formule pour calculer la profondeur de marche totale est la suivante :

P=L/N

Où :

P – la profondeur de chaque marche,
L – la longueur totale de l’espace disponible pour l’escalier,
N – le nombre de marches.

Après avoir défini ce que sont la hauteur de marche et la profondeur de marche, nous pouvons examiner en détail la formule la plus couramment utilisée pour le calcul du rapport entre la hauteur de marche et la profondeur de la marche. La formule est celle de l’architecte François Blondel, datant de 1675.

Cette formule célèbre repose sur l’hypothèse que l’effort nécessaire pour soulever le pied verticalement est deux fois supérieur à celui nécessaire pour le déplacer horizontalement.

De cette observation, il en découle que le rapport correct entre la hauteur de marche et la profondeur de la marche doit être de :

2A + P = 62/64 cm

Selon cette formule, la hauteur de marche idéale est d’environ 16 cm, tandis que la profondeur de marche idéale est de 30 cm.

En effet, un escalier avec un rapport adéquat entre la hauteur de marche et la profondeur de marche offrira une expérience confortable à ceux qui l’utilisent. Un rapport trop important entre la hauteur de marche et la profondeur de marche rendrait la montée fatigante, tandis qu’un rapport trop petit augmenterait le risque de trébuchement. La conception d’un escalier avec le bon rapport entre la hauteur de marche et la profondeur de marche exige un équilibre entre le design esthétique et la fonctionnalité.

L’utilisation de logiciels BIM permet aux architectes et aux ingénieurs de simuler différentes combinaisons de hauteur de marche et de profondeur de marche pour trouver celle qui convient le mieux au projet. Ces outils calculent précisément la hauteur et la profondeur des marches, en prenant en compte toutes les spécifications du projet. Cela garantit que l’escalier est conforme aux normes de sécurité et aux attentes esthétiques.

Application graphique de la formule de Blondel

Accessibilité et sécurité

L’escalier doit être conçu pour être accessible à toutes les personnes, quelles que soient leurs capacités physiques. Cela signifie que les lignes directrices en matière d’accessibilité et de sécurité doivent être prises en compte. Les escaliers doivent être équipés de mains courantes pour faciliter la prise en main, de marches antidérapantes et d’un éclairage adéquat. La largeur de l’escalier est également cruciale pour permettre le passage aisé et sûr de plusieurs personnes en même temps.

Harmonie avec l’environnement

Un escalier en béton armé bien conçu doit s’intégrer parfaitement dans l’environnement environnant et dans la conception globale du bâtiment. Les architectes doivent tenir compte du matériau, de la couleur et du style de l’escalier pour s’assurer qu’il s’intègre harmonieusement dans l’architecture environnante. Un escalier bien conçu peut devenir un élément central de la conception globale du bâtiment.

Conformité aux normes de construction

La conformité aux normes de construction locales et nationales est essentielle dans la conception d’escaliers en béton armé. Ces normes établissent les exigences minimales en matière de sécurité et d’accessibilité des escaliers. Les architectes et les ingénieurs doivent être conscients de ces normes et s’assurer que le projet est pleinement conforme.

Matériaux et techniques de construction

Le choix des matériaux et des techniques de construction est un autre aspect crucial de la conception d’escaliers en béton armé. Le béton utilisé doit être de haute qualité et correctement armé pour garantir la résistance et la durabilité de l’escalier au fil du temps. La conception structurelle et le positionnement de l’armature doivent être soigneusement étudiés pour éviter les affaissements ou les dommages structurels, comme spécifié dans les paragraphes suivants.

Si vous souhaitez obtenir plus d’informations sur ces aspects, je vous recommande de lire l’article approfondi «Comment concevoir un escalier : critères, normes et exemples à télécharger».

Types d’escaliers en béton armé

L’une des décisions les plus importantes dans la conception et la construction d’escaliers en béton armé concerne le choix du type. Il existe différents types d’escaliers, chacun ayant des caractéristiques spécifiques adaptées à différents contextes et besoins. Dans cette section, nous explorerons les principaux types d’escaliers en béton armé, en mettant en évidence leurs particularités et avantages.

Escaliers droits – les escaliers droits sont les plus courants et les plus faciles à concevoir et à construire. Ils présentent des marches disposées en ligne droite, avec une montée directe d’un point à l’autre. Ces escaliers sont idéaux pour les espaces rectangulaires ou carrés. Ils sont largement utilisés à la fois à l’intérieur et à l’extérieur.
Escaliers en colimaçon – les escaliers en colimaçon se caractérisent par une forme circulaire ou hélicoïdale. Ils sont souvent choisis pour économiser de l’espace à l’intérieur ou pour créer des éléments architecturaux distinctifs à l’extérieur.
Escaliers en porte-à-faux – les escaliers en porte-à-faux se caractérisent par une structure de support latérale, donnant l’illusion que les marches flottent sans supports visibles. Ce design moderne et élégant est souvent utilisé en architecture contemporaine et nécessite un béton de haute qualité et une conception structurelle précise ;
Escaliers en éventail – les escaliers en éventail s’ouvrent à partir d’un point central, s’étendant vers l’extérieur de manière similaire aux rayons d’une roue. Ce design est souvent utilisé pour créer un impact visuel et peut être adapté à la fois à l’intérieur et à l’extérieur.
Escaliers autoportants – les escaliers autoportants sont conçus pour ne pas nécessiter de support supplémentaire, comme des murs ou des colonnes, pour soutenir leur structure. Ils sont souvent utilisés en architecture moderne et nécessitent une ingénierie structurelle avancée pour assurer la stabilité.
Escaliers en béton spatulé – les escaliers en béton spatulé se caractérisent par une surface lisse et uniforme obtenue par l’application d’une couche de spatulé ou de résine époxy. Ce design leur confère un aspect contemporain et une finition élégante.
Escaliers en béton moderne – les escaliers en béton moderne suivent les styles architecturaux contemporains. Ils peuvent présenter des formes innovantes, des matériaux de haute qualité et un design minimaliste. Ils sont souvent utilisés pour des projets architecturaux avancés.
Escaliers en béton préfabriqués – les escaliers préfabriqués sont fabriqués en usine, puis transportés sur le site de construction. Ils sont disponibles dans différentes formes et tailles, permettant une construction plus efficace et des délais d’installation plus courts. Ils conviennent à la fois à l’intérieur et à l’extérieur.
Escaliers à marche inclinée – les escaliers à marche inclinée se caractérisent par des marches inclinées, souvent utilisées dans des espaces limités. La structure nécessite une conception précise pour assurer la stabilité et la sécurité.
Escaliers avec poutre en porte-à-faux – les escaliers avec poutre en porte-à-faux intègrent un élément horizontal qui s’étend depuis la structure de l’escalier, offrant un support supplémentaire et de la stabilité. Ils sont souvent utilisés dans les escaliers en porte-à-faux ou à design

Conception d’escalier intérieur – Rendu réalisé avec Edificius

Calcul structurel de l’escalier en béton armé

Le calcul structurel des escaliers en béton armé est un processus fondamental dans le domaine du génie civil et de l’architecture. La conception précise des escaliers nécessite une compréhension approfondie des forces, des charges et des contraintes agissant sur la structure. Dans ce contexte, la conception structurelle d’un escalier peut être divisée en plusieurs étapes clés :

Conception de la section d’appui

Dans la première étape du calcul structurel, on commence par la conception conditionnée de la section d’appui la plus sollicitée. Cette section est fondamentale car elle reçoit des charges significatives de la dalle inclinée et doit être conçue pour résister à ces charges. Des données telles que le moment de flexion, les dimensions de la section et les caractéristiques du matériau utilisé sont prises en compte.

Conception de la section en travée

Dans la deuxième étape, l’accent est mis sur la conception de la section en travée, comprenant les marches et d’autres éléments structurels. Il est essentiel de définir l’armature nécessaire pour assurer la résistance structurelle. De même, des données telles que le moment de flexion, les dimensions de la section et les matériaux utilisés sont pris en compte.

Vérification des sections

Ici, des évaluations détaillées des sections conçues sont effectuées en comparant les contraintes internes à la capacité de résistance des matériaux utilisés. Cette étape est cruciale pour garantir que l’escalier est sûr et capable de supporter les charges prévues.

Calcul des diagrammes de moments résistants

Cette étape implique la détermination de la manière dont les moments de flexion varient le long de la longueur de l’escalier. Les moments résistants doivent être calculés pour chaque section critique de l’escalier afin de garantir qu’il puisse supporter les contraintes sans fléchir.
Pour effectuer ces calculs, des formules spécifiques et des considérations de conception structurelle sont utilisées. Les réglementations et les coefficients de sécurité sont appliqués pour garantir que l’escalier respecte les normes de sécurité et les règlements de construction. De plus, il est essentiel de prendre en compte à la fois les charges permanentes et les charges variables, comme spécifié dans les Normes Techniques de Construction.

Le calcul structurel des escaliers en béton armé exige une connaissance avancée du génie civil et des pratiques de conception. Il est important de s’assurer que l’escalier est structurellement solide et capable de garantir la sécurité des utilisateurs.

Armatures de l’escalier issue du logiciel Edilus

Utilisation de logiciels BIM

À travers les logiciels BIM pour le calcul structurel, il est possible de créer des modèles virtuels détaillés de l’escalier et de prendre en compte tous les facteurs pertinents. Certains logiciels BIM avancés intègrent un solveur par éléments finis, offrant des fonctionnalités spécifiques pour le calcul structurel des escaliers.
L’avantage principal de l’utilisation du logiciel BIM réside dans la possibilité de simuler le comportement structurel de l’escalier dans différentes situations, y compris les charges maximales prévues et les charges dynamiques. Cette simulation permet d’optimiser la conception et de réduire au minimum les marges d’erreur.

En conclusion, le calcul d’un escalier en béton armé nécessite une évaluation précise des charges, la conformité aux spécifications du projet et l’utilisation de logiciels avancés tels que le BIM. Les ingénieurs doivent être capables d’appliquer les formules appropriées pour déterminer la résistance et la sécurité de la structure, garantissant que l’escalier est à la fois fonctionnel et esthétiquement plaisant. La science et l’ingénierie se rejoignent pour créer des escaliers en béton armé fiables et durables.