L'ENTRÉE EN RÉSONANCE DES INFRASTRUCTURES
I - Le Pont d’Angers
Caractéristiques du pont :
Le pont de Basse-Chaîne à Angers, est construit de 1835 à 1838 au dessus de la Maine, et au pied du château. Imaginé par l'architecte Joseph Chaley, c'est l'un des premiers ponts suspendus ancrés au sol, « en fils de fer ». De type routier, il mesure plus de cent mètres de long. Le 16 avril 1850, il fut le théâtre d’une catastrophe qui a marqué les esprits et qui a tué plus de 220 soldats.
Contexte de la catastrophe :
Le 16 avril 1850, le onzième régiment de l'Infanterie est transféré : les soldats doivent passer par la ville d'Angers. Des centaines de personnes doivent traverser le pont suspendu. Les soldats étaient tous chargés (sac à dos, armes, vêtements), des chevaux étaient présents également. Une forte tempête s'abattait sur la région : les soldats continuèrent leurs route malgré tout. Le pont s'écroula alors que les soldats marchaient dessus. 222 ( ou 226 selon les sources) soldats moururent, et le pont fût entièrement détruit.
Les causes de l’accident :
La commission d’enquête alors nommée, met en avant la combinaison de plusieurs facteurs :
- les oscillations du tablier suspendu, provoquées par la tempête et amplifiées par le mouvement des soldats qui se sont portés d'un côté sur l'autre pour s'équilibrer ;
- la mise en résonance du pont provoquée par la troupe avançant au pas cadencé ;
- la rupture des câbles porteurs fragilisés par l’oxydation malgré la présence de chaux censée les préserver de l’humidité dans leur ouvrage de confinement.
Cette catastrophe a fait l’objet d’études approfondies par les ingénieurs des Ponts et Chaussées qui, la résistance des matériaux ayant considérablement progressé à la fin du XIXème siècle, reprennent la construction de ponts suspendus.
L'épisode de la Basse-Chaîne aura quand même servi d'exemple puisque désormais il est inscrit dans tous les règlements militaires qu'une armée ne peut pas marcher au pas sur un pont : "Sur les ponts on ne marche jamais en cadence".
Malheureusement, les progrès techniques n’ont pas pour autant éliminé tous les risques. Le pont suspendu de Tacoma dans l’Etat de Washington aux Etats-Unis, long de 1822 m et haut de 142 m, inauguré le 1er juillet 1940, s'est effondré 4 mois plus tard sous les oscillations provoquées par un vent de 65km/h.
Plus récemment encore le Millenium Bridge fut victime d’une danse synchronisée lors de son ouverture au public le 10 juin 2000.
II - Le Pont Millenium de Londres
Caractéristiques du pont :
Il s’agit d’un pont suspendu situé dans la capitale britannique et enjambant la Tamise, long de 320 m et large de 4m. C'est un pont à suspension latérale réservé aux piétons, et permettant la liaison entre le quartier de Southwark et la City. Cette passerelle piétonnière est faite d'acier. Elle a été inaugurée le 12 Juin 2000.
Contexte de l’incident :
Annoncée comme l’une des œuvres architecturales majeures de son époque, cette passerelle piétonne reliant la City à la rive sud de la Tamise s’est mise à osciller dangereusement, obligeant de nombreux piétons à s’agripper aux rambardes pour ne pas tomber. Les premières vibrations encourageaient et parfois obligeaient les piétons à marcher au rythme du balancement, ce qui accentua les oscillations, même en début de journée lorsque le pont était encore relativement peu chargé. Le pont fut fermé au public afin de permettre aux ingénieurs d’identifier les causes de ce phénomène de résonance et d’y remédier.
Les causes de l’incident :
Un spécialiste des phénomènes naturels de synchronisation s’est penché sur cet incident – qui a valu au pont d’être aussitôt fermé - et livre son analyse.
D’après les calculs de Steve Strogatz (Mathématicien américain, Cornell University) et de son collègue Daniel M. Abrams, la présence de seulement 160 piétons sur le pont aurait suffit à le faire osciller. Or ce sont 80.000 personnes qui ont traversé le Millenium Bridge ce 10 juin 2000, soit environ deux mille personnes en même temps sur le pont. On sait depuis longtemps que le pas cadencé d’une troupe de soldats peut être fatal à un pont, lorsqu’il entre en résonance avec la fréquence des pas.
Les piétons de Londres ne marchaient pas au pas mais la fine passerelle de 320 mètres de long a une résonance proche de celle des pas humains, explique Strogatz. Par conséquent il suffit que quelques pas s’accordent involontairement pour déclencher une oscillation. Fait aggravant, le jour de l’ouverture, les piétons ont synchronisé leurs pas pour s’adapter aux légers balancements du pont.
Le Millenium Bridge a été de nouveau ouvert au public en 2002 après l’installation de coûteux amortisseurs qui absorbent les vibrations verticales et horizontales. Strogatz espère que sa contribution permettra d’anticiper ce type de problèmes à l’avenir
D’autant que l’actualité récente fait état d’un nouveau projet de pont avec un jardin suspendu sur la Tamise, à Londres, le « Garden Bridge ».
A l'issue de l'appel à projets lancé par Transport for London pour améliorer les liaisons piétonnes sur la Tamise, c'est le projet du cabinet d'architecture Heatherwick Studio qui a été désigné. Ce dernier a imaginé un "pont jardin" surplombant le fleuve.
Annoncée comme l’une des œuvres architecturales majeures de son époque, cette passerelle piétonne reliant la City à la rive sud de la Tamise s’est mise à osciller dangereusement, obligeant de nombreux piétons à s’agripper aux rambardes pour ne pas tomber. Les premières vibrations encourageaient et parfois obligeaient les piétons à marcher au rythme du balancement, ce qui accentua les oscillations, même en début de journée lorsque le pont était encore relativement peu chargé. Le pont fut fermé au public afin de permettre aux ingénieurs d’identifier les causes de ce phénomène de résonance et d’y remédier.
Les causes de l’incident :
Un spécialiste des phénomènes naturels de synchronisation s’est penché sur cet incident – qui a valu au pont d’être aussitôt fermé - et livre son analyse.
D’après les calculs de Steve Strogatz (Mathématicien américain, Cornell University) et de son collègue Daniel M. Abrams, la présence de seulement 160 piétons sur le pont aurait suffit à le faire osciller. Or ce sont 80.000 personnes qui ont traversé le Millenium Bridge ce 10 juin 2000, soit environ deux mille personnes en même temps sur le pont. On sait depuis longtemps que le pas cadencé d’une troupe de soldats peut être fatal à un pont, lorsqu’il entre en résonance avec la fréquence des pas.
Les piétons de Londres ne marchaient pas au pas mais la fine passerelle de 320 mètres de long a une résonance proche de celle des pas humains, explique Strogatz. Par conséquent il suffit que quelques pas s’accordent involontairement pour déclencher une oscillation. Fait aggravant, le jour de l’ouverture, les piétons ont synchronisé leurs pas pour s’adapter aux légers balancements du pont.
Le Millenium Bridge a été de nouveau ouvert au public en 2002 après l’installation de coûteux amortisseurs qui absorbent les vibrations verticales et horizontales. Strogatz espère que sa contribution permettra d’anticiper ce type de problèmes à l’avenir
D’autant que l’actualité récente fait état d’un nouveau projet de pont avec un jardin suspendu sur la Tamise, à Londres, le « Garden Bridge ».
A l'issue de l'appel à projets lancé par Transport for London pour améliorer les liaisons piétonnes sur la Tamise, c'est le projet du cabinet d'architecture Heatherwick Studio qui a été désigné. Ce dernier a imaginé un "pont jardin" surplombant le fleuve.
Avec ces expériences sur le verre et les exemples du phénomène de résonance sur les ponts, nous avons mis en exergue que quelque soit la rigidité, la masse, le volume, la taille d’un système, si celui-ci est exposé à sa fréquence propre, il peut être détruit.
Nous avons également vu que le son avec une gamme de fréquence de 0 à plus de 20 000 Hz, peut entrer en résonance avec toutes les matières, ce qui lui confère une capacité destructrice infinie.
Nous pouvons maintenant nous interroger sur les effets possibles du son, sur l’homme : de la simple nuisance qu’il peut subir malgré lui à une exposition forcée destinée à lui nuire.
Nous avons également vu que le son avec une gamme de fréquence de 0 à plus de 20 000 Hz, peut entrer en résonance avec toutes les matières, ce qui lui confère une capacité destructrice infinie.
Nous pouvons maintenant nous interroger sur les effets possibles du son, sur l’homme : de la simple nuisance qu’il peut subir malgré lui à une exposition forcée destinée à lui nuire.