Comment sécuriser la pose et la stabilisation des escaliers préfabriqués ?

Les escaliers préfabriqués en béton armé (BA) sont conçus pour servir de circulation définitive dans l’ouvrage construit. Ils peuvent également servir d’accès aux différents niveaux lors de la phase de construction.

Ils sont principalement réalisés dans des usines de préfabriqués mais peuvent également être construits directement sur chantier, dans des moules adaptés.

Les escaliers ou volées d’escaliers en BA se déclinent sous différents modèles et formes, intégrant ou non des paliers supérieurs et/ou inférieurs :

• Escalier droit ou « escalier à la française » : modèle le plus simple et le plus classique, dépourvu de changement de direction, il peut être adossé ou non à un mur ;

• Escalier hélicoïdal ou en colimaçon : escalier en forme de spirale tournant autour d’un axe ou fût central ;

• Escalier balancé ou tournant : modèle comportant un ou deux angles droits.

Escalier droit

Les escaliers préfabriqués béton sont conçus selon la norme NF EN 14843 -2007, en application du DTU 21 « Exécution des ouvrages en béton ».

Escalier hélicoïdal

Situés en intérieur ou en limite extérieure de bâtiment, les escaliers sont des éléments massifs, de forme souvent complexe, qui requièrent des mesures de prévention strictes et adaptées lors de leur mise en œuvre afin d’assurer leur stabilité provisoire à toutes les étapes de la mise en œuvre.

Les opérateurs ne sont jamais à l’abri d’un effondrement ou d'une retombée de charges lors la pose et du réglage des escaliers. Ces incidents peuvent entraîner des conséquences humaines graves.

Lors de la pose, et avant le retrait des élingues, les efforts exercés sur les supports (étaiements et autres) varient selon le poids des éléments, leurs formes, les dimensions. Du fait de leur forme, les efforts à reprendre sont à la fois gravitaires et horizontaux.

La diversité de ce type d’ouvrages conduit à mettre en œuvre des étaiements spécifiques et des modes opératoires adaptés pour assurer la stabilité provisoire des escaliers ainsi que leur maintien.

Le dimensionnement des dispositifs, étaiements et supports de reprise est calculé en prenant en compte la géométrie, le poids, le centre de gravité, ainsi que le mode de liaison (clavetage, sur appui simple…).

La coordination entre les différents acteurs (chantier, bureaux d’étude, fabricant) est essentielle.

Le bureau d’études structures (BES) est le mieux placé pour regrouper tous les éléments de décision en tenant compte de l'ensemble des éléments et en intégrant les phases provisoires dans le calcul des structures dans son processus de conception.

Lors de la fabrication, le fabricant étudie les modes d’appui/de liaison, le plan de calepinage des pièces préfabriquées (escaliers hélicoïdaux, grandes hauteurs, etc.), leur contreventement et renfort provisoire et les détails des éléments singuliers de l’ouvrage (palier, réservations traversantes, inserts, porte-à-faux, aciers de liaison, etc.).

L’entreprise fournit au fabricant les plans des escaliers, le mode de mise en œuvre choisi et l'ordre d’avancement de pose, les charges de chantier (verticales, horizontales, statiques et dynamiques), les moyens de stabilisation prévus, leurs caractéristiques et leurs armatures en attente.

Le bureau d’études consolide les informations liées à la tenue de la structure et met à jour ses plans de coffrage en vérifiant la tenue de l’ensemble, y compris pendant les phases provisoires.

Le calcul de l'étaiement qui servira également de contreventement est réalisé avec une attention particulière. Lors de la pose, certains éléments préfabriqués inclinés n’opposent aucune résistance aux efforts horizontaux. Ils sont donc à anticiper et à dimensionner.

Intégration à la conception

Certains éléments concourant à la stabilité en phase provisoire (lors de la pose du préfabriqué) peuvent être intégrés à l’escalier et dimensionnés en conséquence afin d’assurer son maintien et son intégrité.

• Volée équipée d’un palier ou prépalier béton

Cette solution permet de liaisonner la volée au palier supérieur et de faciliter l’étaiement provisoire de l’ensemble à l’aide de tours d’étaiement ou d’étais droits.

Dans ce cas, les conditions de mise en œuvre et de liaisonnement avec la construction doivent être validées avec le BES, et l’accord de la maîtrise d’œuvre doit être obtenu compte tenu des contraintes architecturales visibles (au niveau notamment de l’épaisseur des paliers).

Escalier hélicoïdal avec palier intégré

• Volée avec talon d’appui

Pour les volées scellées, prévoir un becquet/talon en tête et en pied de la volée droite facilite la pose de l’élément sur le coffrage ou directement sur le palier et améliore sa stabilité.

Le liaisonnement avec le palier est réalisé par brochage, emboîtement, scellement ou appui direct.

La surface d’appui et la dimension du talon seront déterminées et validées avec le BES (en fonction des portées, etc.).

Volée d’escalier avec talon d’appui bas intégré

Volée d’escalier avec talon d’appui haut intégré

Jonction volée d’escalier–palier bas avec talon d’appui

Stabilisation verticale (haute)

La stabilisation de la volée est généralement assurée en faisant reposer celle-ci sur le coffrage du palier supérieur, étayé par des tours d’étaiement ou des étais droits, et en liaisonnant l’ensemble lors du coulage du palier.

• Pose sur palier béton

Dans certains cas, il est possible de réaliser et de couler préalablement le palier haut. Une engravure est alors laissée sur la bordure extérieure du palier et la volée, équipée d’un talon d’appui, repose et est liaisonnée au palier par scellement.

L’ensemble est étayé à l’aide d’étais droits ou de tours d’étaiement, notamment au point de jonction des deux éléments.

 

• Outils spécifiques supports d’escalier

Ces outils spécifiques permettent de réaliser à la fois le coffrage du palier et la pose des escaliers. Ils intègrent la poutraison et l’étaiement de reprise de l’ensemble coffrage (ou du palier préfabriqué) et volée d’escalier.

 

Outil de pose escalier

 

• Stabilisation sur étaiement

Le calcul de l'étaiement qui sert de contreventement doit être réalisé avec une attention particulière. Lors de la pose, certains éléments préfabriqués inclinés n’opposent aucune résistance aux efforts horizontaux.

• Usage des étais tirant-poussant (ETP) à éviter

Étais tirant-poussant (ETP)

Dans le cas de la pose d’escalier préfabriqués droits, et ce quels que soient le poids et la longueur de la volée, l’usage des étais tirant-poussant (ETP) pour la stabilisation verticale est à éviter.

En effet, dans le cas de la reprise de charges parallèles à son axe par un étaiement articulé, comme dans le cas des ETP utilisés pour la reprise ET le réglage de la pièce, deux ETP sont mis en œuvre.

Afin d’effectuer le réglage en longueur, la manipulation des étais implique la mise en traction du premier étai et la mise en compression du deuxième dans le même temps. Cependant, compte tenu des efforts induits (poids de la pièce, positionnement, etc.) les deux ne peuvent être réglés en synchronisation…

L’escalier étant tenu verticalement pas ces deux étais, cette manœuvre implique donc des efforts contraires risquant de déstabiliser la pièce préfabriquée. L’étai en compression va reprendre l’ensemble des efforts liés au poids de la volée et les efforts de traction fournis par le premier étai. Il peut alors casser ou flamber en exposant les salariés effectuant les réglages sous la pièce à un risque d’écrasement.

Dans ce cas, d’autres dispositifs peuvent être privilégiés afin de sécuriser l’élément préfabriqué lors des phases transitoires.

Étai couplé et boulonné à un sabot.

• Étais droit couplés avec sabot

Ce système d’étaiement est composé d’un étai droit couplé à un sabot adapté à la pente de l’escalier. Le sabot peut être intégré à la sous-face de la volée avant pose et boulonné à l’étai.

On retrouve ce type de dispositif principalement en fabrication spécifique chantier. Le dimensionnement des sabots ainsi que leurs boulons d’ancrage doivent être validés par un BES en fonction du cahier des charges et des exigences du chantier.

La pièce préfabriquée sera spécifiquement calculée et renforcée pour reprendre les efforts liés à cette fixation.

• Sabot mural d’étaiement

Ce système de maintien d’étais permet de libérer la circulation dans les escaliers et d’assurer le maintien et le non-déplacement des étaiements sous le coffrage/volée d’escalier.

L’avis du BES sur la capacité de résistance des voiles quant à la reprise des efforts induits lors de la pose de l’escalier doit être obtenu avant tout travaux.

• Étais droits avec calage bois

Dans ce cas, les étais de reprise de la volée sont liaisonnés, soit à la tour d’étaiement de coffrage du palier, soit à la structure (cage d’escalier), pour assurer leur stabilité. La reprise de l’angulation de la volée est assurée par des calages bois en forme de coins permettant de maintenir l’étai droit.

• Cas spécifique

Sur les volées hélicoïdales ou balancées avec noyau central, la reprise des charges se fait principalement par le fût. Il peut néanmoins être complété par des emplacements spécifiques pour des étais. Dans ce cas, l’escalier aura été préalablement calculé et conçu pour reprendre ces efforts.

Stabilisation horizontale

La stabilisation horizontale est nécessaire afin de bloquer les mouvements et les efforts horizontaux des escaliers induits lors de la pose.

Celle-ci consiste à maintenir horizontalement, en pied, mais également, selon le cas, en milieu de volée (escalier hélicoïdal), des étais (droits ou tirant-poussant) entre les marches et la structure ou maintenus dans les voiles de la cage d’escalier.

Escalier pré-équipés de garde-corps

Avant la pose de la volée, installer des dispositifs de protection contre les chutes de hauteur depuis le sol en privilégiant l’intégration d’inserts pour l’incorporation des protections collectives.

Les escaliers préfabriqués sont maintenus par la grue jusqu’à leur stabilisation complète.

Un point d’arrêt est réalisé avant de libérer la grue afin de valider la conformité de l’étaiement.

Les éléments de stabilisation provisoire sont retirés uniquement si la stabilité́ des pièces préfabriquées est effective selon les préconisations du bureau d’études.

Dans l’entreprise et sur le chantier, chaque niveau opérationnel (bureau d’études structure, méthode encadrant de chantier - opérateurs, fabricant, etc.) a un rôle à jouer dans la prévention des risques liés aux travaux en hauteur, et tout particulièrement lors de la mise en œuvre d’escaliers préfabriqués :

Pose d'escalier préfabriqué - Exemple de répartition des rôles et missions

Travaux de construction comportant la mise en œuvre d'éléments préfabriqués lourds

Lors de l'exécution des travaux de construction comportant la mise en œuvre d'éléments préfabriqués lourds, la stabilité de chacun de ces éléments doit être assurée, dès sa mise en place, par des dispositifs rigides appropriés. L'enlèvement des dispositifs mis en œuvre ne peut être accompli que sur l'ordre du chef de chantier et sous son contrôle personnel (article R4534-103 du Code du travail).

Par ailleurs, les vérifications des équipements ou catégories d’équipements de travail utilisés pour le levage de charges sont prescrites dans le Code du travail (articles R4323-22 à R4323-28) et définies dans l’arrêté du 1er mars 2004 relatif aux vérifications des appareils et accessoires de levage.

Étaiements, cintres et coffrages

Selon le Code du travail, la conception des étaiements d'une hauteur de plus de six mètres est justifiée par une note de calcul et leur construction est réalisée conformément à un plan de montage préalablement établi, sauf en cas d'urgence ou d'impossibilité. La note de calcul et le plan de montage sont conservés sur le chantier. Ces dispositions ne sont pas applicables aux étaiements mis en œuvre pour l'exécution des travaux souterrains (article R4534-105).

L'enlèvement des cintres et des coffrages ainsi que l'enlèvement des charpentes soutenant ces installations ne peut être réalisé que sous le contrôle d'une personne compétente désignée par l'employeur (article R4534-106 du Code du travail).

Il convient, par ailleurs, de se référer à la notice du fabricant d’étais qui indique la capacité des étais en fonction de leur classe et de leur déploiement.