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Balcons et coursives métalliques rapportés : Règles de l’Art

Par nos consultants et experts techniques.

Philippe NUNES

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Chronique

Publié le 26 Juin 2013

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Par Philippe NUNES – Ingénieur ENSAIS - ICG

Comment éviter les ponts thermiques tant en isolation extérieure qu’intérieure ? Avec la RT 2012, la chasse aux ponts thermiques est une obligation de résultat. L’une des solutions efficaces consiste « à rapporter » par l’extérieur, balcons et coursives. Comment s’effectue la mise en œuvre, avec quels types de procédés ? C’est l’objet de cette chronique qui met en avant le tout dernier guide RAGE 2012.

Rappelons que RAGE 2012 = Règles de l’Art Grenelle Environnement 2012 est un programme financé dans le cadre des Certificats d’Economies d’Energie qui consiste à établir à l’usage des professionnels des règles de l’art ou règles professionnelles de référence pour la conception et la mise en œuvre compatibles avec les performances énergétiques élevées du Grenelle.

Ce Guide traite principalement des aspects thermiques, structuraux, sismiques et de sécurité incendie des conceptions les plus courantes de balcons et coursives métalliques rapportés, destinés à être mis en œuvre sur des bâtiments neufs en France métropolitaine. Il donne également des recommandations sur l'accessibilité pour les personnes handicapées, l'isolation acoustique et l'étanchéité à l'eau.
Les structures visées sont essentiellement en acier, mais l'emploi de l'aluminium est également envisagé. Elles sont destinées à être supportées par des planchers béton ou une charpente métallique.

Avant tout, respect de la RT 2012

Isoler par l’extérieur dans le neuf est certes une solution thermique efficace, encore faut-il que les habitations soit confortables à l’usage et esthétiques. Balcons et coursives doivent agrémenter le cadre de vie des occupants et performance énergétique ne doit pas conduire à une absence d’architecture. Si les balcons sont solidaires des dalles et planchers, de magnifiques ponts thermiques vont apparaitre, le plus souvent incompatible avec la RT 2012, qui rappelons-le les limite.

La réglementation RT 2012 a renforcé considérablement les exigences sur les ponts thermiques.
- Les déperditions par l'ensemble des ponts thermiques de liaison par m² de SHON RT ne doivent pas dépasser 0,28 W/(m².K).
- De plus, le coefficient de transmission thermique linéique moyen entre les planchers intermédiaires et les murs y compris les balcons ne devrait pas dépasser 0.6 W/ml.°K

Au-delà de l’aspect thermique, la solution de balcons et coursives métalliques rapportés permet de mieux gérer l’accessibilité des personnes à mobilité réduite du fait d’un ajustement en hauteur devenu plus facile. Stabilité structurale, résistance sismique et sécurité incendie sont autant de chapitres développés dans ce Guide RAGE 2012 « Balcons et coursives métalliques rapportés : Conception et mise en œuvre – édition mai 2013 – que nous recommandons de découvrir et de télécharger.

Balcons rapportés et ponts thermiques

2.1. Structure porteuse

Dans le présent guide, on distingue deux ensembles d'éléments réalisant la structure porteuse du balcon ou de la coursive:

- Support ou « bâtiment support »:
Il s'agit d'éléments de la structure du bâtiment. On distingue la mise en œuvre sur une structure en béton armé (en général, la fixation est réalisée en nez de dalle pleine) de la mise en œuvre sur charpente métallique.
La liaison entre le support et la structure rapportée est ici nommée «fixation» de manière générique. Elle peut être réalisée par de multiples solutions: platines pré-scellées, rails, ancrages manchonnés, chevilles, rupteurs thermiques,...

- Eléments porteurs rapportés:
Il s'agit des éléments nécessaires à la stabilité du balcon ou de la coursive et qui sont eux-mêmes rapportés, comme les poteaux ou les haubans (suspentes)

2.2 Balcons métalliques rapportés

Un balcon est une plate-forme en saillie de la façade, limitée vers l'extérieur par un ouvrage vertical formant un garde-corps. Le balcon se trouve en console à partir de la façade.
Un balcon est dit rapporté (ou désolidarisé) lorsque son ossature ne forme pas un ensemble monolithique en continuité de celle du bâtiment. Les deux ossatures sont juxtaposées et reliées entre elles par des organes de fixation.

Les conceptions les plus courantes de balcons métalliques rapportés sont:
(a) Balcons en porte à faux ;
(b) Balcons suspendus ;
(c) Balcons en appui ;
(d) Balcons autoportants.

Figure 1 – Conceptions courantes de balcons métalliques rapportés

2.2.1 Balcons métalliques en porte à faux
Les balcons en porte à faux sont directement encastrés à la façade. Ce type de structure est composé d'un cadre métallique porteur et de fixations ponctuelles du cadre par platines métalliques sur le bâtiment support

2.2.2 Balcons métalliques suspendus
Les balcons suspendus (ou haubanés) sont liés au bâtiment support par une fixation classique à hauteur de son ossature et par des suspentes (ou haubans) fixées à un niveau supérieur. Les suspentes peuvent être fixées soit à la façade soit à la partie inférieure du balcon de l'étage supérieur.
La mise en œuvre de suspentes métalliques réduit les efforts aux niveaux des fixations du balcon au bâtiment support.

2.2.3 Balcons métalliques en appui
Cette conception est caractérisée par la présence de poteaux, au bout de la saillie du balcon. L'intérêt principal est le partage des efforts entre les fixations sur la structure porteuse du bâtiment et les poteaux

2.2.4 Balcons métalliques autoportants
Les balcons autoportants sont supportés par deux files de poteaux, l'une proche de la façade et l'autre en bout de saillie. Cette conception est caractérisée par des efforts très réduits aux niveaux des fixations du balcon au bâtiment support.

2.2.5 Autres conceptions de balcons
D'autres conceptions peuvent être rencontrées, conséquences de choix techniques ou architecturaux. On note par exemple la possibilité de balcons suspendus dont la suspente supporte également un auvent de couverture (a), des balcons sur béquilles (ou bracons) (b) ou encore des balcons sur cadre encastré à la façade (c)

Figure 2 – Conceptions alternatives

Bien que non directement décrites dans le présent guide, ces conceptions alternatives peuvent en suivre les recommandations moyennant des adaptations mineures.

2.3 Coursives métalliques rapportées

Une coursive est une galerie de circulation extérieure en façade ou intérieure (couloir). Elle dessert plusieurs logements ou locaux. Les coursives présentent les mêmes caractéristiques que les balcons et peuvent aussi être rapportées. Les coursives métalliques rapportées présentent ainsi des conceptions similaires aux balcons, à l'exception du cas avec suspentes:
- Coursives en porte à faux;
- Coursives en appui;
- Coursives autoportantes

Figure 3 – Coursives en appui sur poteaux

2.4 Ponts thermiques

Les ponts thermiques sont des lieux de fuites de chaleur vers l'extérieur ce qui dégrade les performances thermiques du bâtiment. Il s'agit d'une partie de l'enveloppe du bâtiment où la résistance thermique, par ailleurs considérée uniforme, est modifiée de façon sensible par une absence, une discontinuité ou une dégradation locale de l'isolation (poutre métallique traversant la façade, attaches métalliques traversant l'isolant, etc.).

Il existe deux types de ponts thermiques :
- les ponts thermiques linéiques ( ψ en W/(m.K)),
- les ponts thermiques ponctuels ( χ en W/K).

En plus de l'impact sur les performances thermiques du bâtiment, les ponts thermiques peuvent être source de pathologies diverses comme l'apparition de salissures et le développement de moisissures. En effet, les surfaces internes se refroidissent à proximité du pont thermique ce qui amplifie le risque de condensation superficielle à cet endroit.

Les ponts thermiques doivent être évalués numériquement selon la norme NF EN ISO 10211. Pour un bâtiment existant, un diagnostic thermographique permet de détecter les ponts thermiques présents dans l'enveloppe et ainsi d'envisager des solutions de traitement et les mettre en œuvre à l'occasion d'une réhabilitation de l'enveloppe.

Figure 4 – Simulations numériques des déperditions thermiques au niveau d'un balcon (isolation thermique par l'extérieur)

Le tableau suivant donne des valeurs de pont thermique ponctuel pour des fixations usuelles en acier d'un balcon/coursive sur une dalle en béton d'un bâtiment isolé par l'extérieur. Ces valeurs ne sont valables que dans le cas où un complément d'isolation est mis en œuvre tout autour de la structure (et entre les semelles pour les profilés ouverts), au prolongement de l'isolant de la façade tel que présenté en (Figure 5).

Tableau Mise en œuvre d'un complément d'isolation autour de la structure

Figure 5 – Mise en œuvre d'un complément d'isolation autour de la structure (et entre les semelles pour les profilés ouverts)

Un exemple de calcul des performances thermiques d'un bâtiment de logement collectif est donné dans l'[Annexe F].

2.5 Rupteurs de ponts thermiques

Les rupteurs de ponts thermiques (ou plus simplement, rupteurs thermiques) sont des éléments particuliers destinés en premier lieu à réduire les fuites de chaleur vers l'extérieur, et ainsi améliorer les performances thermiques du bâtiment. Il existe un grand nombre de types de rupteurs thermiques, souvent brevetés, qui se différencient principalement en fonction de leur position dans l'ouvrage.

Certains types de rupteurs thermiques doivent également permettre la transmission des sollicitations entre les deux éléments qu'ils séparent, et c'est notamment le cas pour ceux qui peuvent être mis en œuvre au niveau de la liaison entre un balcon ou une coursive et le bâtiment. Dans le cadre du présent guide, le rupteur thermique est donc à la fois un organe de fixation et un élément d'isolation.

Figure 6 – Principe du rupteur thermique

Les rupteurs thermiques peuvent être soit des produits manufacturés et destinés à être incorporés dans un ouvrage soit des solutions de chantier mises au point par les entreprises. Le présent guide utilise exclusivement le terme ‘rupteur thermique' aussi bien pour les produits manufacturés que pour les solutions de chantier (cf. 4.4).

Au moment de la rédaction du présent guide, les rupteurs thermiques manufacturés présents sur le marché pour une application aux balcons et coursives métalliques rapportés n'ont pas encore fait l'objet d'une évaluation institution- nelle en France (Avis techniques ou similaires). Il convient de prendre toutes les précautions nécessaires à leur emploi, notamment en situation sismique.

Le Guide RAGE 2012 de 119 pages à télécharger

Balcons et coursives métalliques rapportés : Conception et mise en œuvre – Guide RAGE 2012 - édition mai 2013

Ce guide à l’attention des maître d’œuvre thermiciens, ingénieurs structure et architectes donne les prescriptions minimales nécessaires dans la conception et la mise en œuvre de structures rapportées sur des bâtiments neufs, avec ou sans rupteurs thermiques.

Par Philippe NUNES
Ingénieur ENSAIS-ICG et Directeur Général d'XPAIR, il intervient en apportant son éclairage et son expérience de plus de 25 ans dans les métiers du génie climatique et énergétique.

→ Sources et liens :