Escaliers et balustrades

Escalier lourd mais visuellement léger

Texte : René Pellaton / P hotos : Losys GmbH

Dès qu’il entre dans le hall d’entrée des pavillons d’hospitalisation de la clinique Barmelweid, le visiteur se sent accueilli par l’escalier qui s’ouvre vers la porte. L’escalier en acier blanc qui dessert l’énorme galerie qui surplombe le niveau d’entrée s’étend de manière continue du haut vers le bas, ce qui renforce son effet accueillant. Construit comme un escalier à longeron autoportant, ses couleurs claires le rendent visuellement très léger et transparent malgré sa largeur maximale remarquable de près de quatre mètres. Le maître d’ouvrage a confié la planification, la fabrication et le montage de cet ouvrage à l’entreprise de construction métallique Bafento AG de Gebenstorf.

Particularités géométriques

Le plan joint (graphique 1) présente très simplement le tracé de la ligne de foulée qui s’élève sur 3,95 m ainsi que les rapports de largeur de l’escalier. Vingt-deux marches différentes ainsi que deux paliers intermédiaires et un palier de dégagement mènent vers le haut avec trois changements de direction. Lorsque l’on se tient sur le palier intermédiaire supérieur, on constate que les différentes marches s’élargissent progressivement, tant vers le haut que vers le bas. Vues en plan, les dix-sept marches supérieures sont réalisées à 90° du côté gauche et en biseau du côté droit. Au niveau des cinq marches inférieures, c’est l’inverse et les marches présentent par ailleurs un autre angle géométrique.

 

Défi statique pour le longeron d’escalier

Une poutre caisson autoportante qui s’élève au milieu de l’escalier constitue l’épine dorsale et, par conséquent, le longeron porteur. Présentant de multiples angles verticaux et horizontaux, il est attaché au-dessus dans le plafond intermédiaire. En bas, il est posé sur le sol en béton, dans lequel il est ancré. Ces raccords rigides confèrent une résistance supplémentaire à l’escalier et reportent les forces appliquées sur le gros œuvre. « Le plus grand défi statique fut le longeron porteur », déclare Urs Moser, le directeur technique de Bafento AG, à « metall ». Et d’ajouter : « Outre la prise en compte des forces verticales et horizontales, il a fallu veiller à éviter une éventuelle torsion du longeron en raison du porte-à-faux important des marches, tout en veillant à conserver un ensemble aussi élancé et filigrané que possible. » La poutre caisson polie et soudée en continu qui forme le longeron mesure 1000 mm de large, 420 mm de haut et se compose, sur toutes ses faces, de tôles d’acier identiques de 20 mm d’épaisseur. Pour que les marches soient horizontales, des tôles d’acier coniques verticales présentant également une épaisseur de 20 mm ont été soudées pour créer des socles fermés. Par rapport à la poutre caisson, ces socles sont légèrement en retrait, ce qui donne l’impression que les marches flottent.

 

« Le plus grand défi statique fut le longeron porteur. » Urs Moser

 

Marches et paliers

Chaque palier et chaque marche est unique ; il n’y a aucun élément de taille identique. Les sousfaces se composent de tôles d’acier de 8 mm d’épaisseur, tandis que pour le cadre, elles sont de 12 mm. Les tôles des sousfaces sont toutes cintrées de quelques degrés vers le haut, ce qui amincit les marches et paliers. Des profilés plats en acier inoxydable polis et continus ont été intégrés au niveau des nez de marche. Ils évitent l’usure des nez de marche tout en améliorant leurs propriétés antidérapantes. Pour le renforcement, différentes poutrelles sont soudées et des treillis d’armature assurent la stabilité du mortier de ciment coulé avec les marches en acier. Le revêtement utilisé est Rowostone Terrazzo.
« Les marches et paliers offraient peu de potentiel d’optimisation et de rationalisation du processus de fabrication », explique Urs Moser. « Les dimensions et géométries différentes des marches mesurant jusqu’à 3860 mm de long aux exigences élevées et aux surfaces polies très finement ont requis une précision maximale et des traitements très minutieux. »

 

Balustrades légères

Adaptées à l’escalier, les balustrades se distinguent également par leur légèreté et la vigueur qui s’en dégage. Elles se composent d’une main courante en acier plat de 30 x 10 mm et d’éléments de remplissage cintrés en forme de V qui reposent par paires sur les différentes marches ainsi que sur les paliers. Les éléments de remplissage en acier plat cintrés de 30 x 8 mm prennent appui sur des boulons ronds soudés fixés à leur tour aux tôles des marches avec des pattes en acier de manière à garantir la stabilité. Du côté de l’escalier, une main courante en noyer d’Amérique huilé, dont la section transversale forme une ellipse étirée, garantit la sécurité.

Contrôle par magnétoscopie en usine

La fabrication de cet escalier s’est faite en trois étapes : d’abord le longeron porteur, puis les marches et, enfin, les balustrades. Il a fallu respecter scrupuleusement et documenter les consignes de soudage des ingénieurs. Notamment pour la fixation au plancher d’étage, une charge très élevée a été approuvée pour le dimensionnement statique, exigeant des pattes de raccordement de 40 mm d’épaisseur. De plus, les cordons de soudure ont été soumis à un contrôle par magnétoscopie réalisé par une entreprise agréée.
(Le contrôle par magnétoscopie est un procédé visant à identifier des fissures dans la surface de matériaux ferromagnétiques à ou proximité de celle-ci. Le contrôle nécessite de magnétiser le cordon de soudure et le matériau à proximité).
De par sa nature volumineuse, le longeron a nécessité une surface de production importante ainsi que de l’espace pour le soulever et le tourner, chaque élément pesant environ 3,5 tonnes. Pour garantir l’ajustement précis des parties du longeron, cette structure porteuse a été assemblée provisoirement en usine.

Structure auxiliaire réglable en hauteur pour le montage

La mise en place des éléments du longeron s’est faite avec la grue à travers la façade poteaux-traverses existante. Les trois éléments ont d’abord été assemblés provisoirement par vissage, puis soudés et polis. Une structure auxiliaire réglable en hauteur a été utilisée pour le montage du longeron. Cela a permis de transférer le poids élevé du longeron dans le sol en béton inférieur jusqu’au bétonnage des raccords au-dessus et leur validation par l’ingénieur. L’angle le plus extérieur du longeron en acier d’environ 8 tonnes a été légèrement surélevé, de sorte que la hauteur cible la plus élevée puisse être respectée après l’écrasement généré par le poids propre et préalablement calculé. La pose des marches sur les socles en acier préparés et le soudage ont été effectués ensuite. Le longeron et les marches ont été livrés avec une couche d’apprêt ; la couche finale a été appliquée sur chantier.
Le montage des balustrades a été effectué dans la foulée. Celles-ci devaient s’adapter aux différentes marches avec une précision millimétrique. Par sécurité, les balustrades ont été préalablement montées sans être traitées, puis à nouveau démontées pour recevoir le traitement de surface et, enfin, montées définitivement avec leur revêtement final. Les mains courantes en bois ont été placées par le spécialiste et collées aux étriers de support.    ■