Structures d’escalier en colimaçon

L’élément principal de l’escalier, qui vous permet d’atteindre l’objectif principal de se déplacer verticalement, est la marche. La forme et la position des marches déterminent deux types principaux de structures d’escalier: les escaliers droits et en colimaçon. Marches dont la largeur augmente d’une extrémité à l’autre, montées sur un poteau central ou non et disposées en cercle, formant un escalier en colimaçon.

Figure. 1.
Caractéristiques comparatives des surfaces des escaliers en colimaçon et droits avec des marches de 1000 mm de long (les flèches indiquent le sens du mouvement):
1 – escalier en colimaçon;
2 – escalier droit;
a – plateforme intermédiaire

La conception de l’escalier en colimaçon présente à la fois des avantages et des inconvénients. Le principal avantage d’un escalier en colimaçon est la plus petite surface (par rapport à un escalier droit) qu’il occupe.

Dans la plupart des cas, l’escalier en colimaçon s’insère dans un cercle dont le centre est le poteau de support et le rayon est déterminé par la longueur de la marche. Avec une longueur de marche de 1000 mm et la même hauteur de contremarche (même sans tenir compte d’une éventuelle plate-forme intermédiaire), un escalier en colimaçon occupe environ une fois et demie moins d’espace qu’un escalier droit (voir Fig.1).

Mais déjà avec une longueur de marche de 1500 mm, toutes autres caractéristiques étant égales, les surfaces occupées par une spirale et un escalier droit sont comparées. Une nouvelle augmentation de la longueur de la marche entraîne une augmentation significative de la surface sur laquelle se trouve l’escalier en colimaçon.

Figure. 2.
Largeur de la bande de roulement de l’enrouleur
1 – largeur sur le chemin de mouvement de la jambe droite;
2 – largeur sur la trajectoire de mouvement de la jambe gauche

Il convient également de garder à l’esprit que la trajectoire optimale de mouvement le long de l’escalier en colimaçon s’étend approximativement au milieu de la marche, alors qu’il devrait être possible de supporter la balustrade. Il en découle que la longueur d’une marche dans un escalier en colimaçon a des dimensions finies.

À cet égard, le principal inconvénient de l’escalier en colimaçon est révélé: la largeur de la bande de roulement est trop petite sur la ligne de mouvement. C’est ce qui détermine la pratique courante consistant à effectuer des étapes sans contremarche. Il convient de garder à l’esprit que la largeur de la bande de roulement d’un escalier en colimaçon n’est pas la même aux endroits où les jambes gauche et droite reposent dessus (voir Fig.2).

Figure. 3.
Escalier en colimaçon « samba » avec marches « pas de canard »
1 – bande de roulement;
2 – garde-corps

Pour une jambe qui est plus proche du pilier central de l’escalier en colimaçon et, par conséquent, repose sur une section de bande de roulement plus petite, le risque de glisser augmente, en particulier lors de la descente..

L’absence de contremarche permet de positionner une partie du pied derrière le bord intérieur de la bande de roulement le long du mouvement ascendant. C’est en relation avec les circonstances ci-dessus que les escaliers en colimaçon sont souvent utilisés comme des escaliers supplémentaires et décoratifs et beaucoup moins souvent que les escaliers principaux..

Figure. 4.
Escalier en colimaçon sur cordes courbes
1 – cordes d’arc

La conception originale de l’escalier en colimaçon, qui élimine le problème d’une largeur de bande de roulement insuffisante et les inconvénients associés, est connue sous le nom de «samba» (voir Fig. 3). Dans un tel escalier en colimaçon, des bandes de roulement avec une configuration complexe « marche de canard » sont utilisées. Habituellement, ces marches sont utilisées dans les escaliers droits avec un grand angle d’inclinaison..

Etant donné que dans ce cas les bandes de roulement ont une largeur inégale sur leur longueur, elles sont en quelque sorte rodées, et alternativement dirigées de manière opposée. L’utilisation de bandes de roulement «pas de canard» dans la construction d’un escalier en colimaçon, où toutes les marches sont par définition rodées, nécessite une solution de conception ingénieuse.

Figure. cinq.
Escalier en colimaçon sans poteau central et cordes d’arc (cliquez pour agrandir)
1 – bande de roulement;
2 – balustres;
3 – mains courantes;
4 – poteaux de garde-corps

Lors de la conception d’escaliers en colimaçon, il convient de partir du fait que la largeur de la bande de roulement sur la ligne de mouvement (c’est-à-dire au milieu de la marche) ne peut pas être inférieure à 200 mm et à une distance de 150 mm du poteau central, elle doit être d’au moins 100 mm.

Lors de l’utilisation d’un escalier en colimaçon comme marche principale, une longueur d’au moins 800 mm est réalisée et l’ouverture dans le plafond doit avoir un diamètre de 2000 mm.

Si l’escalier en colimaçon joue un rôle supplémentaire, la longueur de la bande de roulement de 550 à 600 mm est tout à fait suffisante et nécessite une ouverture allant jusqu’à 1400 mm. Cette conception d’un escalier en colimaçon est compacte et son principal domaine d’application est de donner accès au grenier..

De plus, le paramètre qui détermine la commodité de l’escalier en colimaçon en fonctionnement est la hauteur du passage, qui ne peut être inférieure à 2000 mm..

Il existe plusieurs types de structures de support pour les escaliers en colimaçon et, par conséquent, des moyens d’y attacher des marches. Vous pouvez faire un escalier en colimaçon à base de cordes d’arc (poutres de support situées sur les côtés des marches).

Figure. 6.
Escalier en colimaçon avec poteau central (cliquez pour agrandir)
1 – bride à l’extrémité inférieure
rack central;
2 – poteau de support central;
3 – enrouleurs;
4 – supports de support;
5 – mains courantes;
6 – poteaux de main courante

Dans ce cas, les cordes d’arc ont une forme de spirale courbe et sont constituées d’éléments en bois collés (voir Fig. 4). Il est à noter que la fabrication de telles structures de support est associée à de grandes difficultés et nécessite des compétences particulières..

De plus, il est possible de réaliser un escalier en colimaçon sans poutres de support du tout (voir Fig. 5). Dans une telle conception, les marches de rodage sont reliées les unes aux autres, ainsi qu’aux garde-corps, qui à leur tour sont attachés aux balustres (les poteaux de garde-corps initial et final).

Figure. 7.
Bride de fixation du montant B au sol
1 – bride;
2 – poteau central;
3 – douille inférieure en bois;
4 – rondelle métallique;
5 – boulons d’ancrage

En outre, les première et dernière marche sont attachées aux balustres. La dernière marche, à son tour, est fixée au sol. Les charges dans un tel escalier en colimaçon sont réparties d’une certaine manière dans toute la structure.

Le type d’escalier en colimaçon le plus traditionnel et le plus couramment utilisé est la structure de support centrale (voir fig. 6). Étant donné qu’un tel support est la base structurelle de support d’un escalier en colimaçon, il est plus rationnel de le fabriquer à partir d’un tuyau métallique à paroi épaisse d’un diamètre de 50 mm..

Figure. 8.
La disposition des éléments de l’escalier en colimaçon sur le pilier central
1 – poteau central;
2 – bande de roulement;
3 – coussinets en bois;
4 – rondelles métalliques intermédiaires

Le poteau central de l’escalier en colimaçon doit être situé strictement verticalement – ceci est contrôlé à l’aide d’un fil à plomb de construction. Une attention particulière doit être accordée à la fixation du pilier central au sol, car le point de fixation prend la charge du poids de l’escalier en colimaçon lui-même et des personnes qui le longent.

Le poteau de support peut être bétonné dans le sol (à l’aide de haubans) ou fixé avec des boulons d’ancrage.

Des attaches d’ancrage peuvent également être utilisées lors de l’ancrage du pied de support sur un plancher en bois. Pour utiliser des ancrages, l’extrémité inférieure du poteau doit être équipée d’une bride perforée (voir Fig. 7). Une bride est installée sur les boulons d’ancrage fixés dans le sol, puis les écrous sont serrés sur les boulons.

Figure. neuf.
Schéma de construction de marches pour un escalier en colimaçon (cliquez pour agrandir)

Pour placer les marches de l’escalier en colimaçon sur le pilier central, des trous y sont pré-percés, qui sont situés dans la partie étroite de la bande de roulement et ont un diamètre correspondant au diamètre du pilier central.

Vous devez maintenant placer les marches à la bonne distance verticale les unes des autres. Cette distance est déterminée par la hauteur de la colonne montante.

Pour résoudre ce problème, on utilise des coussinets qui ont une taille correspondant à la hauteur de la contremarche moins l’épaisseur de la planche à partir de laquelle la bande de roulement est faite (voir Fig. 8). De plus, une rondelle métallique est située entre la douille et la bande de roulement, qui sert d’intercalaire entre les parties en bois de l’escalier en colimaçon et les protège de la déformation aux points de contact.

Figure. Dix.
Interposition et fixation des marches adjacentes d’un escalier en colimaçon
1 – bande de roulement supérieure;
2 – bande de roulement inférieure;
3 – le lieu de fixation du support

L’épaisseur des rondelles doit être prise en compte lors de la fabrication des coussinets. Si cela n’est pas fait, la hauteur réelle de l’escalier en colimaçon peut dépasser la conception de un de plusieurs centimètres..

Les coussinets sont en bois et comportent des trous internes d’un diamètre correspondant au diamètre du poteau central. Toutes les bagues sont fabriquées de la même manière, à l’exception de celle inférieure, dans la fabrication de laquelle il convient de prendre en compte les particularités du lieu de fixation du poteau de support au sol.

Habituellement, la hauteur de la contremarche dans la construction d’un escalier en colimaçon est de 180 à 200 mm, ce qui est légèrement plus élevé qu’une taille similaire pour un escalier droit. En pratique, cette valeur peut varier légèrement dans un sens ou dans un autre. Cela dépend de la distance entre les dalles (du niveau du plancher fini d’un étage au niveau du plancher fini de l’étage suivant) et du nombre de marches.

La principale difficulté dans la conception d’un escalier en colimaçon est de déterminer la forme et la taille des marches. Contrairement à un escalier droit, où les marches ont la même largeur et sont de plan rectangulaire, un escalier en colimaçon implique l’utilisation de marches à enrouleur, et la largeur de ces marches augmente dans la direction allant du pilier central au contour extérieur.

Figure. Onze.
Une variante de la conception de la rampe d’escalier en colimaçon
1 – bande de roulement;
2 – clôtures en barres rectangulaires

Tout d’abord, vous devez déterminer les dimensions de l’ouverture dans le sol (la longueur de la bande de roulement en dépend) et la distance entre les sols (cela détermine le nombre de marches). Il est également nécessaire de régler l’angle de rotation de l’escalier en colimaçon.
Supposons que nous concevions un escalier en colimaçon avec un angle de rotation de 360 ​​degrés, c’est-à-dire que la fin de la marche est parallèle à son début.
Nous définissons la longueur de la bande de roulement comme 1000 mm. Après avoir déterminé le nombre d’étapes (par exemple, il y en aura 16), nous divisons le cercle du dessin par le nombre de rayons correspondant (le dessin est effectué à l’échelle appropriée). À première vue, nous avons devant nous une image de notre escalier en colimaçon d’en haut, mais ce n’est pas le cas.

Il ne faut pas oublier que dans la construction d’un escalier en colimaçon, les marches se «chevauchent» et se chevauchent dans le plan. Avec les indicateurs que nous avons choisis, la largeur de la bande de roulement, si elle est déterminée dans le dessin d’un rayon à l’autre, sera inférieure aux 200 mm requis.

Les rayons qui divisent le cercle dans le dessin, nous désignons classiquement comme les lignes centrales (axe de symétrie) de la bande de roulement et à partir de l’une d’elles nous construirons la projection de cet élément de l’escalier en colimaçon (voir Fig.9). Cette ligne doit être divisée en deux (point A) et à travers le point spécifié, dessinez un segment perpendiculaire à la ligne.

Ce segment centré au point A marquera le milieu de la bande de roulement, où sa largeur doit être d’au moins 200 mm. La largeur optimale de la bande de roulement dans notre cas sera de 220 mm. La longueur du segment doit correspondre à l’échelle requise à cet endroit pour la largeur de la bande de roulement. Les extrémités du segment sont notées A1 et A2.

De plus, à partir du centre du cercle, nous reportons sur la ligne médiane de la bande de roulement, la distance correspondant à l’échelle régulée de 150 mm, et désignons cela par le point B.À cet endroit, la largeur de la bande de roulement ne peut être inférieure à 100 mm.

Dessinons un segment perpendiculaire centré au point B. La longueur de ce segment correspond à l’échelle de la largeur de la bande de roulement. Les extrémités du segment seront désignées par B1 et B2. Trouvons maintenant deux lignes droites passant par les points A1, B1 et A2, B2.
Il ne faut pas oublier que la bande de roulement dans la partie étroite doit être équipée d’un trou pour le montant central et que la résistance de la marche ne peut être réduite. Pour ce faire, la bande de roulement a une forme ressemblant à un trou de serrure classique..

Autour du pied de support se trouve une section de bande de roulement ronde avec un rayon de 80 à 100 mm. Nous construirons un cercle correspondant (à l’échelle) dans le dessin, tandis que son centre coïncidera avec le centre du cercle principal. Notons les points d’intersection des droites passant par les points A1, B1 et A2, B2, et les deux cercles comme C1, C2, D1, D2.

Ainsi, le contour de bande de roulement requis est constitué des segments C1-D1, C2-D2, d’un petit arc C1-C2 et d’un grand arc D1-D2. Vous pouvez maintenant convertir les dimensions résultantes à une échelle réelle et créer une bande de roulement correctement construite.
La bande de roulement est en bois massif et a généralement une épaisseur de 50 mm. Il existe des conceptions avec des bandes de roulement dont l’épaisseur diminue avec l’éloignement du pilier central, mais la mise en œuvre de tels éléments est très laborieuse. Habituellement, les marches se chevauchent et, vues de dessus, se chevauchent partiellement.

Cela permet d’installer des supports de support entre le bord arrière de la partie large de la bande de roulement inférieure et le bord avant de la partie large de la bande de roulement supérieure, ce qui augmente la fiabilité de la structure (voir Fig. 10). De plus, des trous sont pré-percés aux extrémités larges de la bande de roulement pour l’installation de clôtures.

L’assemblage de l’escalier en colimaçon doit être effectué dans un ordre spécifique. Après l’installation et la fixation du montant central, des coussinets et des bandes de roulement sont installés en alternance sur celui-ci, en alternance avec des rondelles métalliques. Ensuite, les bandes de roulement enfilées sur la crémaillère sont déployées et elles prennent leur place autour de la circonférence.
Un escalier en colimaçon peut avoir des directions de montée dans le sens antihoraire et dans le sens horaire, mais cette dernière est la plus courante. Une attention particulière doit être portée à l’orientation correcte dans la salle des première et dernière marches.
En outre, entre les parties larges des marches, des supports de support sont installés et fixés. Après cela, le dernier manchon est mis et serré avec un écrou sur l’extrémité supérieure du montant central (équipé d’un filetage).
Il est conseillé de compléter cet écrou avec une tête décorative. La dernière marche de l’escalier en colimaçon est fixée au sol avec des attaches et des éléments métalliques.

Enfin, des poteaux de main courante et des mains courantes d’escalier en colimaçon sont installés. La conception des mains courantes peut avoir un contour curviligne (qui est assez laborieux dans l’exécution) ou se composer de barres droites (voir Fig.11).

L’escalier en colimaçon qui en résulte est tout à fait capable de supporter les charges correspondantes et de remplir son rôle.