Balcon en porte-à-faux : où placer les aciers et pourquoi

Comment travaille un balcon en porte-à-faux

Un balcon en porte-à-faux, ou console, n'est tenu que d'un seul côté : il est encastré dans la structure du bâtiment, généralement dans le prolongement du plancher intérieur. Sous son poids propre et les charges d'exploitation, il fléchit vers le bas.

Contrairement à une dalle posée sur deux appuis, l'effort maximal n'est pas au milieu de la portée mais à l'encastrement, contre le mur. Pour une charge répartie q sur un porte-à-faux de longueur L, le moment fléchissant à l'encastrement vaut M = q·L²/2, et la flèche en bout atteint q·L⁴/(8·E·I).

Pourquoi les aciers principaux sont en haut

En flexion, une partie de la section est tendue et l'autre comprimée. Dans une console, la courbure est tournée vers le bas : c'est la face supérieure du béton qui est tendue et la face inférieure qui est comprimée.

Le béton résiste bien à la compression mais très mal à la traction. Sans armature, les fissures s'ouvrent par le haut, au droit de l'encastrement. Les aciers principaux doivent donc être placés en partie supérieure, avec le bras de levier le plus grand possible.

• Aciers principaux supérieursPerpendiculaires à la façade, ils reprennent la traction et sont dimensionnés par le calcul.
• Aciers de répartitionParallèles à la façade, ils répartissent les efforts et limitent la fissuration.
• Aciers inférieursConstructifs dans la plupart des cas, ils tiennent la nappe basse et participent à la maîtrise de la fissuration.

L'ancrage dans la dalle intérieure

Les aciers supérieurs ne s'arrêtent pas au nu du mur. Ils doivent se prolonger dans la dalle intérieure pour équilibrer le moment de la console : en pratique, sur une longueur au moins égale au porte-à-faux, la valeur exacte étant fixée par le calcul et les règles d'ancrage.

En bout de console, les barres sont généralement retournées vers le bas pour assurer leur ancrage et tenir les rives. Un balcon dont les aciers sont trop courts côté intérieur peut fissurer ou basculer, même si la section en console paraît correcte.

Enrobage, cales et chaises : le contrôle avant coulage

Un acier bien dimensionné mais mal positionné ne sert à rien. Avant le coulage, le contrôle porte sur la hauteur réelle de la nappe supérieure et sur l'enrobage.

Erreurs fréquentes et pathologies

L'erreur la plus fréquente sur chantier est la nappe supérieure écrasée au fond du coffrage pendant le coulage. Les aciers perdent alors leur bras de levier et la console travaille presque comme si elle n'était pas armée en haut.

Les signes d'un balcon à surveiller sont des fissures transversales sur le dessus, près de la façade, une flèche visible en bout, des épaufrures ou des traces de rouille en rive, et des infiltrations au droit de l'encastrement.

Quand faire vérifier un balcon existant

Un balcon qui fissure en partie haute, qui fléchit ou dont les aciers apparaissent doit être vérifié rapidement : il s'agit d'un élément en surplomb, dont la rupture est brutale. Le diagnostic permet de décider d'un étaiement provisoire, d'un renforcement ou d'une reconstruction.

Pour un projet neuf, chaque balcon se dimensionne par le calcul d'un ingénieur, en tenant compte de la portée, des charges et des exigences du RPS 2011 pour les éléments en console.