« C’est au pied du mur que l’on reconnaît le maçon. » Nos anciens se fiaient à l’expérience, transmise du maître à l’apprenti. Aujourd’hui, les supercalculateurs ont remplacé l’observation. Mais est-ce vraiment différent ? Comment construire solide ?
Principes de verticalité
1001 mètres de hauteur, la Kingdom Tower devait dépasser le kilomètre à Djeddah en Arabie Saoudite. Elle devait même atteindre 1600 m (Mille anglais) dans le premier projet . Aujourd'hui la construction de la tour devenue la Djeddah Tower est à l'arrêt laissant le record du monde à la tour Burj Khalifa inaugurée à Dubaï en 2010 qui culmine à 828 m de haut. Si ces chiffres semblent inconcevables, il ne fait aucun doute qu’ils seront pulvérisés un jour ou l’autre puisque c’est le sort de tous les records. C’est juste une question de temps… Et d’argent. Car depuis le mythe de la tour de Babel, de l’édification de la ziggurat Etemenanki dédiée au dieu Mardouk de Babylone (90 mètres estimés, 1500 ans avant J.-C.), les architectes vivent le nez en l’air. Le point commun entre toutes ces réalisations démesurées pour leur époque, réside dans des principes physiques très simples à comprendre. Il est aujourd’hui possible de construire au-delà du kilomètre, grâce aux puissances de calcul actuellement disponibles qui ont remplacé les observations de nos aînés. Les principes physiques, pour leur part, sont toujours les mêmes : ce sont ceux du culbuto.
Il est aujourd’hui possible de construire au-delà du kilomètre, grâce aux puissances de calcul actuellement disponibles qui ont remplacé les observations de nos aînés.
Trouver l'équilibre
L’équilibre est un état dans lequel toutes les forces qui s’exercent sur un objet quelconque s’annulent : pas de force, pas de mouvement. Si une modification intervient, le rapport entre les forces est modifié. En ce qui nous concerne, s’il n’y a pas de compensation, le mur s’écroule.
Trois formes d’équilibre
L’équilibre stable est celui du cube ou du cône posé sur sa base. Il supporte d’importantes modifications avant de se rompre.
L’équilibre instable, à l’inverse, celui du même cube ou cône posé sur une arête ou la pointe, est rompu au premier changement.
L’équilibre indifférent change et se rétablit à chaque modification. C’est le cas pour un ballon, un cône ou un cylindre posés sur le côté...
Pour construire un mur solide, il faut donc rechercher un équilibre stable.
3 principes pour un mur solide
Le point où se rejoignent toutes les forces qui s’exercent sur un objet est le centre de gravité.
La surface de contact entre les différents points d’appui d’un objet par rapport au sol est la base de sustentation. La force qui maintient un objet au sol, ou le fait tomber, est la pesanteur, principalement exercée par la gravité que vous pouvez vous représenter comme une ligne droite entre l’objet et le centre de la terre. À l’échelle humaine, c’est une verticale.
Pour qu’un objet soit en équilibre, il suffit que la verticale du centre de gravité traverse la base de sustentation. Dans nos exemples précédents, le cube a une base large et des arêtes minces. L’équilibre est stable lorsqu’il est posé à plat car la marge d’erreur pour l’alignement est importante. Mais si le cube est posé sur une arête, il faut un alignement parfait, sans le moindre décalage.
Comment y arriver sans tricher ?
- La première astuce pour s’élever est d’élargir la base afin d’augmenter la marge d’erreur. C’est le principe des pyramides égyptiennes ou de la tour Eiffel. Une autre astuce consiste à ajouter des étais, façon arcs boutants des cathédrales gothiques.
- Le deuxième truc est de réduire la distance entre le centre de gravité et la base : plus elle est réduite, moins il y a de risques de décalage. Pour l’obtenir, il faut donc abaisser le centre de gravité en augmentant le poids à la base du mur. On retrouve le culbuto, matérialisé par les fondations.
- Le troisième stratagème est de bâtir droit. De ce fait, la verticale du centre de gravité passe toujours par la base.
En savoir plus
Et les surfaces horizontales ?
Un décrochement sur un mur, un balcon par exemple, provoque un déséquilibre : la verticale du centre de gravité est décalée et ne passe plus par la base du mur.
Pour rétablir l’équilibre,
il faut « recaler » la verticale. On peut ajouter un contre-poids de l’autre côté du mur (principe de la balance), supporter le balcon avec des consoles qui vont rediriger son poids vers le mur (déplacement du centre de gravité), ou le faire reposer sur des poteaux (élargissement de la base). Ces principes s’appliquent pour tous les éléments horizontaux ou non verticaux comme les planchers, les charpentes, les embrasures…
Des murs aux murs
Qui a construit le premier mur ? La réponse se perd dans les limbes. Il est probable que les premiers ont été des clôtures, pour protéger hommes et animaux des agressions extérieures. La sophistication est apparue avec la sédentarisation : plus de biens à protéger, plus de raisons de le faire et plus de temps pour y parvenir. Palissades en bois, murs de pierres ou de torchis… Il semble que ces techniques sont apparues en même temps, en fonction des disponibilités offertes par l’environnement. Il est d’ailleurs intéressant de constater que si le génie humain ne cesse d’inventer de nouvelles techniques, les plus anciennes sont toujours d’actualité. Les huttes, yourtes, et autres tentes abritent encore des populations entières dans le monde.
