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COLLECTION T E C H N I Q U E C I M B É T O N Cahier des modules de ConférenCe p

COLLECTION T E C H N I Q U E C I M B É T O N Cahier des modules de ConférenCe pour les éColes d’arChiteCture B90A h i s t o i r e d u b é t o n n a i s s a n c e e t d é v e l o p p e m e n t , 1 8 1 8 - 1 9 7 0 conférences : béton, architecture,performances et applications Eglise de la Vierge miraculeuse, Mexico, 1954, Ingénieur F. Candela H I S T O I R E D U B É T O N : N A I S S A N C E E T D É V E L O P P E M E N T, 1 8 1 8 - 1 9 7 0 Pour visualiser les trois grandes étapes de l’histoire du béton armé, l’architecte et historien Jacques Gubler propose un diagramme très simple: le béton des entrepreneurs qui com- mence un peu avant 1850, celui des ingénieurs avec la diffusion du matériau vers 1890, et enfin celui des architectes qui débute un peu avant 1900, lorsque les techniques sont bien connues et que des pionniers comme Anatole de Baudot, Auguste Perret et Henri Sauvage se mettent à explorer son potentiel esthé- tique. Avant-propos 3 Le béton des inventeurs et des entrepreneurs 6 Une double origine 6 Louis Vicat et l’invention du ciment 7 Composants matériels 7 Pierres artificielles 7 François-Martin Lebrun à Montauban 8 Les brevets de François Coignet (1814-1888) 8 Développement du béton François Coignet 8 Déboires de la pierre artificielle de François Coignet 9 Premier pont à New York en 1874 9 Du mortier armé au béton armé, histoire d’une idée 10 La barque de Joseph Lambot – 1849 10 Joseph Monier: des caisses horticoles de 1867 à la construction de maison en 1886 10 Développement du système Monier: de la rocaille à Wayss et Freytag 11 Une profusion d’inventeurs 11 Un développement qui commence aux alentours de 1890 12 Le béton Cottancin (1865-1928): un système complexe mais unitaire 12 L’engagement d’Anatole de Baudot pour le système Cottancin 12 Les chantiers d’Anatole de Baudot 13 Les aléas du chantier de Saint-Jean-de-Montmartre 13 François Hennebique (1842-1921): un système simple et efficace 14 Une stratégie de promotion radicale et l’invention du bureau d’étude 14 Un succès proche du monopole 15 Un succès auprès des architectes 16 Wayss et Freytag: le développement du « Monierbau » 16 Diffusion du matériau dans le tissu des petites entreprises 17 Une technique d’entrepreneur 18 Le béton des ingénieurs 19 Une invention paradoxale qui déroute la science 19 Une adhérence très discutée 19 La question des coefficients de dilatation 19 Comprendre le rôle respectif des deux matériaux 20 Outils de calcul 20 Normalisation 20 Une évolution technique permanente 21 Composition: l’enjeu des adjuvants 21 Faciliter la mise en œuvre 21 La préfabrication 22 Sommaire 5 Le béton des architectes 23 La maison Dom-ino: une rupture 23 Un imaginaire très libre 23 Intégration à la doctrine du rationalisme constructif 24 Le béton armé au service des monuments historiques 24 La scénographie structurelle de l’école rationaliste: Émile Dubuisson et François le Cœur 25 Auguste Perret (1874-1954) entrepreneur et architecte 26 L’ossature comme expression esthétique 27 La mise en scène de la structure 27 Le modèle des silos 28 Henri Sauvage rue de Trétaigne 28 Un principe qui se développe dans les nouveaux programmes 29 « L’esthétique du calcul » ou le « vrai langage » du béton 29 Les ouvrages d’art: franchir plus avec moins de matière 30 Les coques, bâtiments High-tech des années 30 à 50 30 Une démarche intuitive et inspirée, mais attentive aux questions de mise en œuvre 31 Libertés formelles 31 Une nouvelle hiérarchie architectonique 32 Cubisme et purisme 32 Décomposition neoplasticiste de De Stijl 32 Expressionnisme formel 33 Des formes libres mais difficiles à mettre en œuvre 34 Textures et vérité constructive 34 La mise en œuvre comme enjeu esthétique 35 Poésie brutaliste 36 Les grands ensembles ou le béton minimum 36 Première critique 37 Une voie alternative: l’habitat intermédiaire 37 Retour à l’urbain 38 Continuités plastiques contemporaines 39 Bibliographie 43 Le béton des inventeurs et des entrepreneurs Vicat, Pont de Souillac. H I S T O I R E D U B É T O N : N A I S S A N C E E T D É V E L O P P E M E N T, 1 8 1 8 - 1 9 7 0 6 sivement, comme un faisceau de recherches convergentes. Pendant plusieurs décennies, alors même que les composants matériels du béton sont déjà au point, les architectes et les ingénieurs ont du mal à faire le saut conceptuel nécessaire à la compréhension de l’association de deux matériaux tellement dissemblables. Cela explique que les architectes et les ingénieurs soient restés, pendant près d’un demi-siècle, absents de la première his- toire du béton qui repose tout d’abord sur des stra- tégies d’inven teurs et d’entrepreneurs. Cette genèse n’est pas sans intérêt car, à travers les inventions, les brevets et les techniques des inven- teurs, leurs intuitions ou leurs erreurs, on pénètre dans l’intimité du matériau, ce qui permet de mieux en saisir les potentialités. Une double origine Le béton armé est un matériau particulier, fruit d’une invention dont l’origine est double: d’un côté, c’est une production industrielle consistant en l’assemblage de deux produits déjà transfor- més, l’acier et le ciment; de l’autre, une production intellectuelle, née de l’idée d’associer ces deux matériaux très dissemblables. La première histoire du béton armé est donc la gestation d’une idée, celle de l’association fer/béton, qui n’apparaît pas d’un seul coup, ni sous une forme unique, mais qui émerge progres- Mur en « pierre artificielle » coulé dans une banche, 1807. 7 dessus de la Corrèze, à Argentat, qui démontre la qualité de son matériau. Dans les années qui sui- vent, Vicat parcourt la France afin de découvrir plus de trois cents carrières capables de fournir ces chaux hydrauliques et en publie les listes dans les Annales des Ponts et Chaussées. Composants matériels C’est ainsi que se met en place la base d’une pro- duction industrielle de ciment artificiel. En 1824, l’Écossais Joseph Aspdin dépose un brevet pour le Ciment Portland qui améliore la qualité de cette « pierre artificielle ». En France, un polytechnicien, Pavin de Lafarge, installe des fours à chaux au Teil, en 1833, et la première usine de ciment est créée par Dupont et Demarle à Boulogne-sur-Mer en 1848. Le premier composant du béton est donc opérationnel à la fin de la première moitié du XIXe siècle Parallèlement, la production de l’acier s’organise. À l’origine, les fourneaux sont dispersés dans les forêts à proximité des gisements de minerai de fer et traités au charbon de bois. La production reste faible jusqu’à ce qu’en Angleterre on commence à utiliser la houille puis le coke dans des hauts four- neaux. La véritable production industrielle débute avec l’invention du four Bessemer en 1855, qui permet la fusion de minerais de faible teneur. Ainsi, au milieu du XIXe siècle, les conditions maté- rielles sont réunies pour l’invention du béton puis du béton armé. Pierres artificielles Encore une fois, il faut souligner que les recherches sur une « pierre artificielle » ne sont pas l’œuvre d’un homme seul, mais constituent un faisceau convergent en cours dès les premières décennies du siècle. En 1807, Fleuret invente une « pierre arti- ficielle » qu’il décrit dans son Art de composer des pierres factices aussi dures que le caillou. Mais ce n’est qu’après la théorisation de Vicat que le mor- tier de ciment se diffuse. Louis Vicat et l’invention du ciment Le béton est le mélange d’un liant hydraulique (ciment), de granulats (graviers) et d’eau. L’eau provoque une réaction chimique de prise avec le ciment qui, en durcissant à l’air, lie tous les compo - sants en un ensemble homogène et monolithique. Mortiers et chaux étaient utilisés depuis des millénai- res. Les Chinois, les Égyptiens, les Mayas construi - saient avec des mortiers à base d’une chaux obtenue par cuisson de roches calcaires, suivie d’une extinction à l’eau. Les Romains fabriquaient des liants hydrauliques, comme en témoigne Vitruve dans ses Dix livres d’architecture. Il leur revient d’avoir découvert au début de notre ère qu’en ajoutant au mortier de la terre de Pouzzole (pouz- zolane) issue de cendres volcaniques, le mortier pouvait prendre sous l’eau. Mais ce principe est resté longtemps inexpliqué et fut un peu oublié jusqu’à ce que, à la fin du XVIIIe siècle, plusieurs ingénieurs le redécouvrent et cherchent à le com- prendre expérimentalement. Dans cette quête, parallèlement aux travaux de John Smeaton, c’est Louis Vicat (1786-1861) qui découvre les propriétés des mortiers de ciment. En charge du pont de Souillac en Dordogne, il travaille sur la mise au point de ce nouveau mortier et par- vient à isoler une cendre artificielle composée de calcaire et de silice qui devient ciment. Il uploads/Ingenierie_Lourd/ histoire-du-beton.pdf