Améliorations apportées au génie civil par Gustave Eiffel


Gustave Eiffel n'est pas seulement connu pour sa tour, il l'est aussi pour la grande quantité d'ouvrage d'art qu'il a installé sur tout le territoire français, et même à l'étranger. Spécialisé dans le travail du métal et plus particulièrement du fer, il a apporté de nombreuses contributions au génie français, qui l'a d'ailleurs remercié par l'attribution d'une grande quantité de distinction professionnelle.

Ce document liste quelques améliorations que Gustave Eiffel a mis en oeuvre pour la construction de ponts, viaducs, passerelles et les apports qui en ont été sortis pour le génie civil.


Les piles métalliques

L'un des premiers projets sur lequel le jeune ingénieur a travaillé fut en 1868, à la demande de Mr Nordling, ingénieur de la Compagnie de chemin de fer d'Orléans. Il s'agissait de proposer des projets pour la construction des viaducs sur piles métalliques de la ligne de Commentry à Gannat, et il fut chargé de la construction de deux de ces viaducs, l'un de la Sioule, l'autre de Neuvial.

Le plus important de ces ouvrages, celui de la Sioule, repose sur deux piles métalliques, dont la plus haute a 51 mètres de hauteur. Ces piles sont constituées par des colonnes en fonte réunies par des entretoises en fer. A cette occasion il imagina, pour la liaison de la fonte et des goussets en fer sur lesquels se fixaient les entretoîsements, un mode d'insertion pendant la coulée, qui réussit à faire du premier coup. Il fit installer dans les goussets des fenêtres à travers lesquelles la fonte, pendant la coulée, venait s'engager dans le gousset et s'assembler avec lui par une série de tenons. Il supprima, par ce procédé, que les ingénieurs estimèrent un sérieux progrès de construction, les difficultés d'ajustage présentées par le mode habituel de liaison.

L'étude de ces piles conduisit Gustave Eiffel à s'attacher à la construction de piles analogues, mais en substituant le fer à la fonte pour augmenter la solidité. Le type de piles qu'il a imaginé consiste à former celles-ci par quatre grands caissons quadrangulaires ouverts du côté de l'intérieur de la pile et dans lesquels viennent s'insérer de longues barres de contreventement de section carrée, susceptibles de travailler aussi bien à l'extension qu'à la compression, sous les efforts du vent. De cette façon, toutes les parties des piles sont accessibles pour l'entretien et la visite, et leur stabilité générale est largement accrue. C'est ce type qui est devenu courant par la suite, en particulier sur les futures constructions d'Eiffel, par exemple les viaducs latéraux du pont du Douro, les grands viaducs de la ligne du Douro, et ceux de la ligne de la Beîra-AIta, au Portugal. Le type définitif de ces piles qui a fait l'objet d'un brevet spécial, se trouve réalisé au viaduc de Garabit avec une hauteur de 61 mètres qui était la plus grande hauteur atteinte lors de la construction de la tour Eiffel.

La rigidité de ces piles est très grande, leur entretien très facile, et leur ensemble a un réel caractère de force et d'élégance selon les critères de l'époque. Le système qu'il a mis en place pour ces constructions était vraiment fiable et les piles du viaduc de Garabit, notamment, peuvent être considérées comme un modèle pour ces hauteurs. Pour des hauteurs plus grandes encore, soit 100 mètres et au-dessus, Eiffel a fait breveter un nouveau système de piles sans entretoîsements et avec arêtes courbes, qui fournissait pour la première fois la solution complète des piles d'une hauteur quelconque.


Perfectionnements apportes au lançage des ponts droits

La construction des viaducs établis sur ces piles métalliques amena Eiffel à étudier et à perfectionner les modes de lançage usités jusqu'alors. Le lançage, c'est l'opération qui consiste à pousser dans le vide, jusqu'à la rencontre des piles successives, un tablier qui a été préalablement monté sur le remblai des abords.

Il adopta le procédé qui consiste à actionner directement par de grands leviers les galets roulants sur lesquels repose le pont, ce qui supprime toute tendance au renversement des piles et il imagina les châssis à bascule destinés à porter ces galets, et dont le type est entré depuis dans la pratique courante. Ces appareils, par leur mobilité autour d'axes horizontaux, permettent aux pressions du tablier de se répartir uniformément sur chacun des galets, de manière qu'aucun des points de la poutre, même avec des surfaces de roulement situées dans des plans différents, ne porte des réactions supérieures à celles que l'on s'est imposées. Le premier emploi de ces châssis fut fait au viaduc de la Sioule en 1869. Deux châssis en tôlerie portant chacun deux galets reposaient par une articulation sur les extrémités d'un grand châssis - articulé lui-même à son centre, de sorte que la réaction de la poutre sur l'appui se trouvait finalement concentrée au milieu de celui-ci et partagée entre les quatre galets de support d'une manière rigoureusement égale.

Leur emploi permit des lançages qui sans lui aurait été absolument impraticables. Dans la pratique d'Eiffel, il faut citer le pont de la Tardes (ligne de Montluçon à Eygurande). Ce viaduc traverse une vallée très profonde et le rail se trouve à 80 mètres au-dessus du fond de la rivière : il est formé par un tablier droit de 250 mètres, de longueur en trois travées, dont la travée centrale a 104 mètres d'ouverture. La réaction sur la pile au moment du grand porte-à-faux s'élevait à 700 tonnes et le nombre des galets mis en équilibre par paire sur chaque appui a été jusqu'à 24; on a pu ainsi ne pas dépasser pour chacune des réactions sur la poutre un effort de 29 tonnes. Les galets étaient disposés par rangée de six avec une triple articulation. Le tablier lancé de la rive droite ne pouvait être monté en entier par suite du voisinage d'une courbe en tranchée. Quand la partie centrale fut amenée à reposer sur les piles intermédiaires dans une position un peu singulière, le complément du montage s'effectua en porte-à-faux des piles aux culées, suivant un procédé expliqué plus loin.

Citons également comme exemple de grands lançages :

  • Le pont sur le Tage, sur la ligne de Cacérès. La longueur du tablier mis en mouvement avait 367 mètres et reposait sur sept piles fondées à l'air comprimé
  • Le pont de Viamta au Portugal, pour route et chemin de fer. Cet ouvrage, construit d'après le projet de M. Eiffel à la suite d'un Concours international, a une longueur de 736 mètres dont 563 mètres pour le pont principal qui fut lancé d'une seule pièce. La masse ainsi mise en mouvement était de 1 600 tonnes, et dépassait le poids des plus grands tabliers mis en place par ce procédé jusqu'à cette époque. Les piles, au nombre de neuf, sont fondées à l'air comprimé, à une profondeur de 25 mètres sous l'étage
  • Le pont-route de Cubiac, sur la Dordogne, construit en 1882 sur l'emplacement de l'ancien pont suspendu. La longueur totale de ce pont est de 555 mètres divisée en huit travées, dont les intermédiaires ont une ouverture de 72,80 m, son poids est de 3 000 tonnes. Ce lançage a présenté les plus grandes difficultés parce que les piles métalliques en fonte sur lesquelles repose le tablier offraient très peu de stabilité sous les efforts du renversement pendant le lançage, en raison de la forme qui leur avait été donnée par les ingénieurs pour rappeler celles de l'ancien pont. La difficulté était encore augmentée par la nécessité de lancer le pont en rampe de 0,01 m par mètre. Ce lançage a étî effectué à partir de chacune des deux rives pour les trois travées qui y étaient continus. Pour les deux travées centrales, la rampe était différente et on dut employer un autre procédé; c'est l'un des exemples les plus frappants d'un nouveau mode de montage que Gustave Eiffel a été le premier à appliquer en France, le montage en porte-à-faux

Montage en porte-à-faux

Sur une partie de la poutre du pont déjà construite dans sa position définitive on accroche en porte-à-faux, par un boutonnage, les pièces de fer qui y font suite et, une fois qu'elles sont rivées, on s'en sert comme de nouveaux points d'appui pour boulonner les pièces suivantes. En cheminant ainsi de proche en proche, on arrive à monter complètement dans le vide les pièces successives de la travée, jusqu'à ce que l'on soit arrivé à l'appui voisin où à l'aide de vérins on relève le pont de la quantité dont il s'était abaissé par la flexion.

Pour le pont de Cubzac on s'avança ainsi d'une longueur de 72,80 m jusqu'à l'axe de la pile centrale où se fit la rencontre des poutres des deux travées montées en porte-à-faux .

Un autre mode de lançage à porte-à-faux a été appliqué avec succès au Pont de Tan-An en Cochinchine, pour franchir une travée de 80 mètres, formant l'ouverture centrale d'un pont de 221 mètres de longueur. Le montage de cette travée s'effectua des deux côtés en porte-à-faux et la rencontre se fit dans le vide, vers le milieu de l'ouverture et sans aucun appui intermédiaire. Ce montage différait en cela de celui de Cubzac où la jonction se faisait sur une des piles. Le clavage central se faisait en opérant des rotations convenables autour des appuis.

Cette solution élégante du problème du montage était particulièrement intéressante dans ce cas en raison de la profondeur du fleuve et de la grande rapidité du courant, qui rendaient presque impossible la construction de tout échafaudage. D'autre part, les piles étaient constituées par un certain nombre de pieux à vis en fonte de près de 30 mètres de hauteur, et sur le sommet desquels il eut été d'une grande imprudence d'essayer une mise en place par voie de lançage, même avec les appareils les plus perfectionnés. La longueur de cet ouvrage est de 250 mètres et son poids, piles comprises, est de 1 400 tonnes.

Le procédé de montage en porte-à-faux fut également employé au pont de Ben-Luc, voisin de celui de Tan-An et situé, comme lui, sur la ligne du chemin de fer de Saïgon à Mytho. Sa longueur est de 516 mètres et il repose sur dix piles en pieux à vis, et quatre en maçonnerie. Le poids de cet ouvrage, piles comprises, est de 2 100 tonnes.

Parmi le nombre considérable de ponts droits construits par M. Eiffel, citons le pont de Cobas (ligne des Asturies) qui est intéressant par sa portée de 100,80 m en une seule travée. Il franchit en biais le Sil, par une poutre de 13 mètres de hauteur, dans le milieu de laquelle est placée la voie. Enfin, le viaduc de l'Oise (ligne de Mantes à Argenteuil, Compagnie de l'Ouest), dont la portée d'axe en axe des appuis est de 96,50 m. Les poutres sont paraboliques, leur hauteur maximale est de 12 mètres : elles sont à 10 mètres au-dessus de la rivière.


Ponts en arc

Le rôle et l'influence de Gustave Eiffel dans les procédés de construction des ponts en arc ont été encore plus considérables qu'en ce qui concerne les tabliers droits et les piles métalliques. Il faut d'abord parler du grand pont-route de Slegedin (Hongrie).

C'est à la suite d'un concours ouvert à la fin de l'année 1880, entre les principaux constructeurs de France et de l'étranger, que ce travail, comprenant fondations à l'air comprimé, maçonnerie et superstructure métallique, fut confié à Eiffel. Sa longueur totale est de 606,30 m, la travée de navigation est formée par un arc parabolique de 110,30 m de corde avec une flèche de 8,60 m seulement, donnant le surbaissement tout à fait inhabituel du 1/13. Les pavillons de péage, les maçonneries des culées et des piles ont été traités dans un style très décoratif et du meilleur goût selon les notions de beautés architecturales de l'époque. La chaussée a 11 mètres de largeur et est supportée par des montants formant palées, qui s'appuient sur l'extrados des arcs. Ces arcs sont rigides par eux-mêmes, ce qui a permis de supprimer tous croisillons dans les tympans, et de donner à l'ensemble de l'ouvrage un aspect de très grande légèreté.

Le montage de la grande travée a fourni à Eiffel une nouvelle occasion d'appliquer ses procédés de montage en porte-à-faux, en supprimant l'échafaudage au droit de la passe réservée à la navigation. Le prix total de cet ouvrage a été de 3 250 000 francs. Si ces dispositions générales s'éloignaient peu des types connus, il n'en fut pas de même pour le célèbre pont sur le Douro, à Porto.

C'est également à la suite d'un concours international, en 1875, que le projet de la maison Eiffel fut adopté; en voici les traits caractéristiques :

La voie du chemin de fer de Lisbonne à Porto devait franchir le Douro à une hauteur de 61 mètres au-dessus du niveau du fleuve, dont la très grande profondeur à cet endroit rendait impossible la construction de tout appui intermédiaire. La largeur du fleuve (160 mètres) devait donc être franchie par une seule travée. Il proposa, en conséquence, un projet comportant un arc ayant 43,50 m. de flèche moyenne et 160 mètres de corde, destiné à soutenir le tablier droit, lequel, en dehors de l'arc, était supporté par des piles métalliques ordinaires. Cet arc était d'une forme tout à fait spéciale, il était appuyé sur une simple rotule aux naissances et sa hauteur allait progressivement en augmentant jusqu'au sommet, de manière à affecter la forme d'un croissant. Cette forme est particulièrement favorable pour ln résistance à des efforts dissymétriques, parce qu'elle permet de donner de grandes hauteurs dans les parties de l'arc les plus fatiguées.

Une disposition nouvelle non moins importante a consisté à mettre les deux arcs constituant la travée dons des plans obliques, de manière a donner à la base un écartement de 15 mètres nécessaire pour la stabilité sous les efforts du vent, tandis que la partie supérieure conservait un écartement de 4 mètres, suffisant pour porter les poutres du viaduc supérieur.

Enfin, une troisième innovation se réalisa dans le montage, qui fut fait tout entier en porte-à-faux et sans échafaudage intermédiaire. A cet effet, les arcs ont été construites à partir de chacune des naissances, et soutenus, au fur et à mesure de leur construction, par des câbles en acier qui venaient se fixer au tablier supérieur. Chacune des parties construites servait de point d'appui pour rétablissement des parties suivantes. Les deux parties d'arc par ces cheminements successifs s'avançaient l'une vers l'autre et venaient se rejoindre dans l'espace, où s'opérait la pose de la clef qui devait les réunir.

Cette opération du montage, aussi difficile que nouvelle, fut couronnée de succès. C'est ce succès qui permit à Eiffel d'obtenir le projet du viaduc de Garabit qui devait franchir, à une hauteur de 122 mètres, la vallée de la Truyère, sur la ligne de Marvéjols à Neussargues.



Voir aussi :

. Description de la tour Eiffel

. Construction de la tour Eiffel


La tour Eiffel

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