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n° 31 >Janvier/Février 2007
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Le World Trade Center, Minoru Yamasaki, 1977.

Ou bien : "peut-on se passer de béton ?"

Jean Philippe GODIN

 
wtc
 
L'amour du béton

Je vais ici, cher lecteur, te convier à un petit voyage dans l'univers de la matière, de la structure, dans ce qu'elles ont de plus direct, de plus brutal, de plus essentiel, mais aussi de plus caché parce que de plus évident.
L'architecture, c'est l'art (aussi) de faire tenir les choses ensembles afin que tout ne se casse pas la figure. Pour illustrer mon propos, j'utiliserai un contre-exemple fameux, malheureusement plus célèbre par sa destruction que par son érection : les tours jumelles du World Trade Center, à New York.

L'intérêt de l'objet construit était économique; par ailleurs, en étant bien conscient que je vais m'attirer les foudres du rédac'chef, je vais glisser le plus vite possible sur l'aspect "architectural des twins towers en disant simplement que leur plus grande qualité consiste en une ouverture magistrale sur le style dit "international", style duquel il est toujours aussi malaisé, une trentaine d'années après sa naissance, de trouver de réel défaut. Ces deux tours, ni belles, ni moches, répondaient, selon la norme américaine, à une fonction essentielle : faire gagner le plus d'argent aux investisseurs ayant présidé à leur édification en empilant le plus de niveaux sur le moins de terrain et ce, le plus vite (time is money).

J'espère, cher lecteur, qu'après ce court texte, tu seras convaincu que le béton, que tu vilipendes à tours de bras, t'inspirera sinon de l'amour, mais un grand respect.

 
les tours se seraient-elles effondrées si elles avaient été construites en béton ?

Donc, je pose la question suivante:
les tours se seraient-elles effondrées si elles avaient été construites en béton ? Voici des éléments pouvant argumenter une réponse que je me garderai bien de donner…


Le béton a une masse volumique de 2500 kg / m3, un boeing 757, utilisé par les terroristes pèse environ 115 000 kg à pleine charge, ce qui nous fait moins de 200 kg / m3. L'acier, bien que plus lourd que le béton (7800kg / m3) était ici utilisé en structure "poteaux /poutres", c'est-à-dire en brins, et non en parois. Le résultat était une structure, rapportée au mètre-cube de bâtiment, extrêmement légère.

Je ne vais pas accabler ici le lecteur de chiffres et d'évaluations d'énergie cinétique, mais, pour faire simple, je rappelle qu'un avion est conçu pour être le plus léger possible, c'est globalement une paroi de 10 cm d'épaisseur dans un matériau léger : l'aluminium, déterminant un cylindre rempli d'air. Ce cylindre répond à trois principales contraintes structurelles :

  • Il doit résister aux différences de pression entre l'intérieur et l'extérieur,
  • il ne doit pas se déformer à grande vitesse, lorsqu'il est confronté au frottement de l'air,
  • Il doit être d'une solidité sans faille lors des phases de décollage et d'atterrissage, lorsque le transfert des charges mène celles-ci du train d'atterrissage (les roues) aux surfaces portantes (les ailes) et inversement.
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    Il n'est donc pas conçu pour résister à un choc frontal contre quelque chose de résistant.

    Dans une problématique de construction immobilière, le poids n'est jamais un critère car l'on ne déplace jamais un bâtiment et les procédés de construction par assemblage ou décomposition des taches font qu'il existe toujours un engin de levage adapté à la tâche en cours. Un bâtiment, c'est lourd, très lourd…et peu importe. Le béton conduit et transmet aisément les forces et contraintes qui lui sont appliquées, ce qui signifie que les efforts habituellement subis par un élément (un poteau, par exemple) venant à être détruit par un évènement tel celui dont il est question plus haut, seront repris, assumés par ses voisins immédiats, restés intacts grâce à leur solidité, bien supérieure à celle de l'acier.
    La rencontre brève et subite d'un avion et d'un immeuble se résume au contact de deux objets totalement opposés d'un point de vue de la physique.

     
    stable au feu

    L'autre caractéristique du béton armé, c'est qu'il est dit "stable au feu" (expression officielle des règlement de sécurité contre l'incendie) pendant au moins deux heures. En clair, et pour ne pas jargonner, disons qu'il conserve ses propriétés structurelles (sa solidité, son indéformabilité) même lorsque, pendant deux heures au moins, il subit la chaleur d'un incendie, en fait, la durabilité au feu d'une structure en béton armé dépasse de beaucoup les deux heures, mais le législateur a pris une marge de sécurité. Pour illustrer cela j'attire l'attention du lecteur sur le fait que l'on voit bien sur les photos du pentagone, après l'écrasement d'un autre avion contre sa façade (pour rester dans la même unité de temps), que la partie effondrée est celle directement concernée par l'impact, le reste de la structure, qui a pourtant dû être soumise à un échauffement continu de plusieurs centaines de degrés pendant plusieurs heures, est toujours debout, sale et noircie, mais debout.

     
    Cours de physique

    L'on sait maintenant que l'effondrement des tours fut le prix payé pour la rapidité de leur construction, (un niveau tous les trois jours, un record !), prodige que seule une structure métallique pouvait permettre, assemblage intelligent de poteaux et de poutres en acier, treuillées au fur et à mesure de l'empilement des étages, le bâtiment étant sa propre grue.
    Le problème, dans le cas qui nous intéresse ici, c'est que le WTC n'a donc pas pu opposer, de fait, une masse suffisante pour résister à l'énergie cinétique apportée par les avions précipités contre ses tours, puis à l'échauffement provoqué par l'incendie. En clair, voici le film des évènements :

    • Les avions, l'un à l'horizontale, l'autre incliné sur l'aile, on ratiboisé chacun une grande quantité des poteaux métalliques (l'essentiel de la structure était constitué de poteaux situés en façade !), réduit en copeaux les flocages de protection anti-incendie, détruit les tuyaux des systèmes d'arrosage (sprinklers) et explosé les parois (en plâtre) des cages d'escaliers de secours.Qui dit mieux? comme dans du beurre?oui monsieur ! la rupture de beaucoup de poteaux de façades et de certains planchers provoquèrent également d'autres désordres dans les liaisonnements et contreventements de la structure, qu'il n'est pas utile ici de détailler, sinon pour donner un laborieux cours de physique mais qui contribuèrent grandement à l'issue fatale à venir…

    • Les Bœings, non contents d'avoir détruit une bien plus grande partie de la structure que si cette dernière avait été en béton (toujours cette histoire de masse statique modeste opposée à l'énergie cinétique colossale de l'avion), ont dégueulé tout leur carburant hautement inflammable à l'intérieur.

    • Le brasier provoqué par l'impact et entretenu par les flots de kérosène répandus par ce dernier, a dramatiquement induit la déformation des aciers sous la chaleur ; aciers qui, ayant perdu leur intégrité physique, brisés ou plus simplement, effondrés, ne purent plus assurer leur primordiale fonction : prise en charge, répartition puis conduction des efforts vers le sol…

    • Les planchers, libérés de leurs attaches métalliques avachies, se sont empilés les uns sur les autres, accélérant le processus d'effondrement.
     
    Une alliance unique

    Evidemment, il n'est pas question de choisir tel ou tel matériau en fonction de la propension qu'ont certains à écraser des avions sur des immeubles, il n'est pas question non plus de ne plus prendre en compte la question économique, surtout aux Etats-Unis d'Amérique.

    Egalement, Il n'est pas question ici d'entamer le procès de l'acier…acier dont, d'ailleurs, le béton armé est farci, mais qui, en le noyant au sein d'une gangue minérale, lui procure toute la résistance à l'échauffement qui manqua ici cruellement.

     
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