COURS DE CONSTRUCTION D’ESCALIERS, 3ÈME ANNÉE, OPTION MENUISERIE

Edition 2025 / Enseignement primaire, secondaire et technique en RDC

PRÉLIMINAIRES

0.1. Objectifs Généraux du Cours

Ce cours a pour but de conférer à l’élève de 3ème année les compétences techniques et mathématiques nécessaires à la conception et la fabrication d’ouvrages de circulation verticale en bois. L’apprenant développera l’aptitude à calculer le dimensionnement d’un escalier confortable (loi de Blondel), à tracer des épures complexes et à usiner les limons et marches avec précision. Le programme couvre la progression depuis les échelles simples jusqu’aux escaliers balancés, en passant par l’échelle de meunier, préparant l’artisan aux exigences des chantiers de construction congolais.

0.2. Directives Méthodologiques

La pédagogie alterne rigoureusement entre la géométrie descriptive en salle de dessin et la mise en œuvre en atelier. L’enseignant insistera sur la maîtrise du calcul de l’échappée et de la ligne de foulée avant toute découpe de matériau. Les exercices pratiques débuteront par la réalisation d’escabeaux pour assimiler les angles, avant d’aborder les escaliers d’étage. L’utilisation de bois locaux disponibles à Kisangani ou à Matadi servira de base à l’étude technologique des résistances mécaniques.

0.3. Hygiène et Sécurité (HSE)

La fabrication et la pose d’escaliers comportent des risques de chutes de hauteur et de blessures liées aux machines de débit. Le port des EPI (chaussures de sécurité, casque lors de la pose, lunettes de protection) est obligatoire. L’élève apprendra à sécuriser la trémie (ouverture dans le plancher) dès le début du chantier par des garde-corps provisoires et à manipuler les lourdes pièces de charpente en respectant les gestes et postures ergonomiques.

0.4. Matériel et Outillage Requis

L’équipement individuel de l’élève comprend les instruments de traçage de précision : compas à verge, fausse équerre, niveau à bulle et mètre ruban. L’atelier doit fournir l’accès aux machines de débit (scie à ruban pour les limons courbes, dégauchisseuse) et à l’électroportatif (défonceuse pour les encastrements). La maîtrise de la fausse équerre est indispensable pour le relevé des angles sur chantier.

PARTIE 1 : GÉOMÉTRIE, CONCEPTION ET OUVRAGES ÉLÉMENTAIRES

Cette première partie pose les bases théoriques et pratiques de la circulation verticale. Elle débute par l’étude et la réalisation d’ouvrages simples mais fondamentaux comme les échelles et escabeaux, exigés par le programme, pour introduire les notions d’inclinaison et de stabilité. Elle évolue ensuite vers la théorie complexe de l’escalier, en définissant la terminologie technique et les règles de calcul dimensionnel garantissant le confort et la sécurité de l’utilisateur, adaptées aux normes architecturales en vigueur en RDC 🇨🇩.

Chapitre 1 : Les Ouvrages d’Accès Élémentaires

1.1. Technologie de l’échelle simple et double

L’échelle constitue le moyen d’accès le plus basique. Ce sous-chapitre analyse la conception des échelles simples à montants parallèles ou évasés. L’élève étudie le dimensionnement des échelons, leur assemblage par tenon et mortaise ou embrèvement dans les montants, et l’angle d’utilisation optimal (70° à 75°) pour garantir l’adhérence au sol sur les chantiers de Lubumbashi ou d’ailleurs.

1.2. Conception et fabrication de l’escabeau

L’escabeau, ouvrage autostable, introduit la gestion des angles composés. L’étude détaille le traçage des montants, l’intégration des marches plates (contrairement aux échelons) et le système de compas ou de tablette assurant l’écartement fixe. L’élève réalise un escabeau robuste, outil indispensable au menuisier poseur.

1.3. L’échelle de meunier

L’échelle de meunier représente la transition vers l’escalier. Caractérisée par une forte inclinaison (45° à 60°) et l’absence de contremarches, elle dessert les combles ou mezzanines. L’élève apprend à calculer le reculement réduit et à usiner des marches à pas décalés si nécessaire pour optimiser l’espace dans les habitations urbaines denses comme à Kinshasa.

1.4. Normes de sécurité et stabilité

La sécurité des accès mobiles est critique. Ce point couvre les dispositifs antidérapants (patins), le renforcement des assemblages par tirants métalliques sous les marches, et les règles de vérification périodique de l’état des bois (fentes, pourriture) pour prévenir les ruptures brutales sous la charge.

Chapitre 2 : Terminologie et Typologie des Escaliers

2.1. Vocabulaire technique de l’escalier

La maîtrise du langage métier est un préalable. L’élève définit avec précision les termes : emmarchement (largeur utile), giron (profondeur de marche), hauteur de marche, nez de marche, et ligne de foulée (trajectoire théorique de l’utilisateur). La compréhension de la trémie (ouverture dans le plancher) et de l’échappée (hauteur libre de passage) est également validée.

2.2. L’escalier droit à la Française

Modèle traditionnel par excellence, l’escalier à la française possède des limons et des contremarches. L’étude technique explique comment les marches et contremarches s’encastrent dans les limons latéraux, offrant une sous-face fermée souvent utilisée pour des placards. C’est le standard de robustesse et d’esthétique classique.

2.3. L’escalier à l’Anglaise (à crémaillère)

L’escalier à l’anglaise se distingue par ses limons découpés en crémaillère sur lesquels reposent les marches, qui débordent latéralement. L’élève analyse cette conception plus aérienne, souvent sans contremarches, et étudie les assemblages spécifiques (vis cachées, tourillons) requis pour maintenir la rigidité des marches posées à plat.

2.4. Formes et configurations spatiales

Au-delà de l’escalier droit, l’élève identifie les configurations adaptées à l’architecture : escalier à quartier tournant (bas ou haut), escalier à double quartier tournant et escalier hélicoïdal. L’analyse porte sur l’optimisation de l’espace au sol en fonction de la trémie disponible dans les maisons à étages de Bukavu ou Kolwezi.

Chapitre 3 : Dimensionnement et Calculs Techniques

3.1. La relation de Blondel

Le confort d’un escalier repose sur la formule de François Blondel : 2h + g = 60 à 64 cm (où h est la hauteur de marche et g le giron). L’élève s’exerce à appliquer cette relation pour déterminer les dimensions idéales des marches en fonction d’une hauteur d’étage donnée, garantissant une montée naturelle sans fatigue.

3.2. Calcul de la hauteur et du nombre de marches

Partant de la hauteur à franchir (sol fini à sol fini), l’élève apprend à diviser cette cote pour obtenir un nombre entier de hauteurs de marches égales. Ce sous-chapitre insiste sur la précision millimétrique du calcul pour éviter la « marche de trébuchement » (différence de hauteur) à l’arrivée ou au départ.

3.3. Détermination du reculement et de la trémie

L’escalier doit s’inscrire dans l’espace bâti. L’étude technique permet de calculer le reculement (longueur au sol) en fonction du nombre de girons. L’élève apprend à vérifier la compatibilité avec la longueur de la trémie pour conserver une échappée constante supérieure à 2,00 m, évitant que l’utilisateur ne se cogne la tête.

3.4. Balancement des marches (Introduction)

Dans les escaliers tournants, les marches doivent pivoter progressivement pour assurer la sécurité et l’esthétique. L’élève aborde les principes théoriques du balancement (méthode de la herse ou du trapèze) permettant de répartir l’angle de rotation sur plusieurs marches, rendant la ligne de foulée régulière et confortable dans le virage.

PARTIE 2 : TRAÇAGE, DÉBIT ET USINAGE

Cette partie centrale transforme les calculs théoriques en réalité matérielle. Elle guide l’élève à travers le processus rigoureux de l’épure, véritable plan d’exécution grandeur nature, puis vers la sélection des bois appropriés aux contraintes mécaniques. Enfin, elle détaille les opérations d’usinage complexes des limons et des marches, nécessitant une haute technicité pour assurer des assemblages parfaits et durables.

Chapitre 4 : L’Épure et le Traçage

4.1. Réalisation de l’épure sur règle ou panneau

L’épure est le dessin à l’échelle 1:1 de l’escalier. L’élève apprend à tracer l’élévation du limon sur un panneau de contreplaqué ou une aire plane, en reportant les hauteurs de marches et les girons. Cette étape est cruciale pour définir les coupes d’extrémités et les positions des encastrements.

4.2. Traçage des marches balancées

Pour les escaliers tournants, l’épure en plan est indispensable. L’étude approfondit le tracé géométrique des marches rayonnantes. L’élève utilise les méthodes graphiques (herse de balancement) pour déterminer la forme exacte de chaque marche colletée (plus étroite vers le noyau central, plus large vers le mur).

4.3. Confection des gabarits

L’industrialisation, même artisanale, requiert des gabarits. Ce sous-chapitre enseigne la fabrication de gabarits en contreplaqué ou en tôle pour le profil des marches, les entailles des limons et les têtes de poteaux. L’usage du gabarit assure la répétabilité et la précision des usinages, particulièrement pour les défonçages à la machine portative.

4.4. Transfert des traits sur le bois massif

Le report de l’épure sur les pièces de bois brutes demande attention. L’élève apprend à positionner le gabarit sur le plateau de bois pour optimiser le fil du bois (résistance) et éviter les défauts (nœuds). Le marquage clair des traits de coupe et des arasements garantit un usinage sans erreur.

Chapitre 5 : Technologie des Matériaux pour Escaliers

5.1. Sélection des essences pour la structure

Le limon et les marches subissent de fortes contraintes de flexion et d’usure. L’élève étudie les propriétés mécaniques des bois durs congolais recommandés : l’Afrormosia pour sa stabilité, le Wenge pour sa dureté exceptionnelle, ou l’Iroko (Kambala) pour sa résistance. Le choix exclut les bois tendres ou nerveux pour les pièces structurelles.

5.2. Qualité du bois et taux d’humidité

Un escalier ne doit pas grincer ni se déformer. Ce point insiste sur l’utilisation de bois secs (taux d’humidité entre 10% et 12% pour l’intérieur). L’élève apprend à repérer et purger l’aubier, les fentes et les nœuds traversants qui compromettraient la sécurité de la structure porteuse.

5.3. Matériaux pour contremarches et éléments décoratifs

Les contremarches participent à la rigidité mais subissent peu d’usure directe. L’étude valide l’utilisation d’essences secondaires ou de panneaux dérivés plaqués pour ces éléments, permettant des contrastes esthétiques. L’élève analyse aussi les bois de tournage pour les barreaux de rampe (Ebène, Padouk).

5.4. Colles et fixations structurelles

La durabilité des assemblages dépend de la chimie. Ce sous-chapitre détaille le choix des colles (vinyliques D3/D4 ou polyuréthanes) résistantes aux vibrations. L’élève sélectionne la visserie de charpente et les tirefonds adaptés à l’ancrage des limons dans la maçonnerie ou le solivage bois.

Chapitre 6 : Usinage des Composants

6.1. Débit et corroyage des limons

Le limon est la pièce maîtresse. L’élève pratique le débitage des longues pièces (souvent 4 à 5 mètres), leur dégauchissage et rabotage pour obtenir une section parfaitement rectangulaire. Pour les limons courbes, la technique du lamellé-collé ou du découpage dans la masse à la scie à ruban est abordée.

6.2. Entaillage des limons (Française)

L’encastrement des marches requiert précision. L’étude couvre l’utilisation de la défonceuse avec guide ou gabarit pour creuser les entailles (environ 15 à 20 mm de profondeur) dans le limon. L’élève apprend à usiner les logements pour les marches, les contremarches et les coins de serrage, avec une tolérance minimale.

6.3. Découpage des crémaillères (Anglaise)

Pour l’escalier à l’anglaise, le limon est découpé en dents de scie. L’élève maîtrise le traçage et la découpe à la scie circulaire ou sauteuse, suivis d’une finition manuelle au ciseau à bois pour assurer une assise plane aux marches. La précision de l’angle est vitale pour l’horizontalité de la marche.

6.4. Façonnage des marches et nez de marche

La marche reçoit le pied. Ce point traite du profilage du nez de marche (arrondi ou chanfreiné) à la toupie pour le confort et la résistance aux chocs. L’élève réalise également les rainures sous la marche pour recevoir la contremarche et les usinages d’assemblage avec le limon.

PARTIE 3 : ASSEMBLAGE, POSE ET FINITION

La dernière partie synthétise le travail en menant l’ouvrage de l’atelier au chantier. Elle couvre les techniques d’assemblage mécanique, garantissant la cohésion de l’escalier, et les méthodes de levage et de fixation dans l’environnement bâti. Enfin, elle traite des éléments de sécurité (garde-corps) et des finitions de surface, assurant la livraison d’un escalier fonctionnel, sécurisé et esthétiquement abouti, prêt à l’usage quotidien.

Chapitre 7 : Pré-assemblage et Montage en Atelier

7.1. Montage à blanc des volées

Avant le transport, une vérification s’impose. L’élève procède au montage à sec (sans colle) de l’escalier, couché sur des tréteaux. Cette étape permet de contrôler l’équerrage, l’emboîtement des tenons et la correspondance des dimensions avec l’épure, rectifiant les éventuels écarts d’usinage.

7.2. Technique d’assemblage et collage

L’assemblage définitif fige la structure. Ce sous-chapitre détaille l’encollage des entailles, l’insertion des marches et contremarches, et le serrage puissant à l’aide de serre-joints à pompe ou de dormants. L’élève apprend à travailler par séquences logiques pour éviter le séchage prématuré de la colle.

7.3. Serrage par coins et pointage

Dans l’escalier à la française, les marches sont bloquées par des coins en bois dur. L’élève acquiert la technique de fabrication et d’insertion de ces coins au dos des marches (côté mur ou dessous), assurant un blocage mécanique qui compense le retrait naturel du bois et prévient les grincements futurs.

7.4. Assemblage des poteaux de départ et d’arrivée

Les poteaux structurent la rampe et le limon. L’étude porte sur les assemblages robustes (tenon-mortaise chevillé ou tirefondé) reliant le limon au poteau de départ et au poteau d’arrivée. La verticalité parfaite du poteau est essentielle pour la future pose de la main courante.

Chapitre 8 : Installation sur Chantier

8.1. Préparation de la trémie et des appuis

Le chantier doit être prêt. L’élève apprend à vérifier les cotes de la trémie maçonnée, à préparer le chevêtre (pièce de charpente recevant l’escalier en haut) et à tracer les points d’ancrage au sol et au niveau du plancher d’étage, en tenant compte de l’épaisseur des revêtements de sol finis (carrelage, parquet).

8.2. Levage et positionnement de l’escalier

L’escalier est une charge lourde et encombrante. Ce point enseigne les techniques de manutention sécurisée, l’utilisation de palans ou de la force humaine coordonnée pour mettre l’escalier en place sans endommager les murs ni l’ouvrage. Le calage provisoire permet de régler le niveau et l’aplomb avant fixation.

8.3. Fixation et scellement

La stabilité doit être absolue. L’élève étudie les modes de fixation : scellement des pattes à queue de carpe dans les murs pour les limons contre-mur, vissage dans le chevêtre bois, et goujonnage au sol. L’ancrage doit résister aux vibrations dynamiques de la marche.

8.4. Habillage de la trémie et finitions de raccord

La jonction entre l’escalier et le plafond nécessite un soin esthétique. L’élève réalise les habillages de trémie (bandeau de rive), les couvre-joints masquant l’espace entre le limon et le mur, et ajuste la dernière marche (marche palière) au niveau exact du sol de l’étage.

Chapitre 9 : Garde-corps, Mains Courantes et Finitions

9.1. Normes et conception des garde-corps

La sécurité contre la chute est réglementée. Ce sous-chapitre détaille les hauteurs réglementaires (généralement 90 cm pour la rampe, 1m sur palier) et l’espacement maximal des barreaux (11 cm) pour empêcher le passage d’un enfant. L’élève conçoit des balustrades respectant ces normes vitales.

9.2. Pose des balustres et de la main courante

La rampe guide la main. L’élève apprend à assembler les balustres dans le limon (ou sur la marche) et sous la main courante, en respectant la pente de l’escalier. La technique de raccordement des mains courantes dans les angles (crossettes, virages) demande une grande maîtrise de la coupe d’onglet composée.

9.3. Ponçage final et préparation des surfaces

Une fois posé, l’escalier reçoit sa finition. L’étude couvre le ponçage de finition sur chantier pour éliminer les marques de manipulation, le bouchage des trous de fixation à la cire ou à la pâte à bois, et le dépoussiérage méticuleux avant l’application des produits.

9.4. Vitrification et protection

L’escalier est soumis à un trafic intense. Ce dernier point aborde l’application de vitrificateurs (vernis parquet) haute résistance, souvent antidérapants. L’élève apprend à appliquer les couches successives en respectant les temps de séchage pour livrer un ouvrage durable et facile d’entretien aux habitants de Goma ou Matadi.

ANNEXES

A.1. Formulaire de Blondel et abaques

Tableaux de référence rapide et formules mathématiques permettant de vérifier la relation 2h+g=63 et de déterminer le nombre de marches en fonction de la hauteur d’étage standard en RDC.

A.2. Essences de bois pour escaliers en RDC

Fiches techniques des bois (Afrormosia, Wenge, Padouk, Tola) spécifiant leur densité, leur résistance au poinçonnement et leur stabilité dimensionnelle pour un usage en escalier.

A.3. Guide de tracé des balancements

Schémas méthodologiques illustrant pas à pas la méthode de la herse et la méthode du trapèze pour le calcul des marches balancées dans les quarts tournants.

A.4. Grille de contrôle qualité (Pose)

Liste des points de vérification lors de la réception : hauteur d’échappée, régularité des hauteurs de marches, rigidité de la rampe, absence de grincements.

A.5. Glossaire de l’escaliéteur

Définitions illustrées des termes spécifiques : collet, ligne de foulée, chevêtre, limon, crémaillère, échappée, nez de marche.