1) Eiffel et ses ingénieurs

1/Eiffel et ses ingenieurs

 1) Les matériaux

 

La Tour Eiffel est faite de métal mais pas n'importe lequel : le fer puddlé. Nous pouvons donc nous demander pourquoi Gustave Eiffel et ses ingénieurs ont opté pour ce dernier alors que l’acier, reconnu comme un métal de meilleur qualité, existait déjà.

 

A/ Le contexte économique de la construction de la tour

La tour fut construite lors de la première Révolution Industrielle. Cette période de l'Histoire est la période durant laquelle l'industrie métallurgique se développa et alla d'innovation en innovation.

En 1708, Abraham Darby arrive à produire à grande échelle à l'aide de coke de la fonte. Celle-ci n'est pas encore d'assez bonne qualité pour produire du fer; mais 50 ans plus tard, il améliore les systèmes de production de son père et réussit à obtenir du fer à partir de fonte au coke. Le berceau de la révolution industrielle est donc l'Angleterre.

 

 

Le haut-fourneau de St. Anthony, où sort pour la première fois de la fonte brute.

S'en suit alors de nombreuses inventions visant à développer la production de la sidérurgie. En 1784, Henry Cort invente un nouveau procédé : le puddlage du fer (le mot puddlage vient en Anglais du mot "to puddle" qui signifie brasser). Ce procédé permet d'obtenir un fer de meilleure qualité. Ce procédé subira alors des améliorations. Mais en 1856, Henry Bessemer puis Sidney Gilchrist Thomas et Percy Carlyle Gilchrist mettront au point un système permettant la fabrication de masse de l'acier (l'acier étant plus solide que le fer car il a une teneur plus faible en carbone).

En 1889, Gustave Eiffel a donc le choix entre plusieurs matériaux: le fer, la fonte et l'acier.

B/ Le choix d'Eiffel

À l'époque de Gustave Eiffel, l'acier est un métal révolutionnaire mais méconnu par la société Eiffel qui a déjà une grande connaissance en matière de fer puddlé. Ils ont en effet déjà créé la gare de Budapest, la charpente du Bon Marché, à Paris VIIe en 1876 ; la charpente du lycée Carnot ; le dôme de l'Observatoire du mont Gros à Nice; les Ateliers Berthier à Paris, avec Charles Garnier.

Mais il est aussi difficile financièrement de construire en acier car Gustave Eiffel a des accords financiers avec son producteur: les entreprises Fould-Dupont qui ne commenceront à produire de l'acier qu’en 1888 et a un prix bien plus élevé.

La société Eiffel choisit donc le fer puddlé pour son prix et les connaissances sur ce métal qu'ils ont acquéries depuis quelques années.

C/ La fabrication du fer puddlé

Le puddlage du fer est un procédé d'affinage qui consiste à brasser de la fonte dans un four à réverbère à l'aide d'un crochet appelé le ringard. Par la suite deux étapes sont nécessaires, le martelage et le laminage, pour débarrasser le métal obtenu d'une partie de ses scories. Du fer puddlé est alors obtenu. Ce fer est très différent de l'acier, en effet il est plus malléable et plus facile à travailler mais moins résistant.

 

 

 

Four à réverbère


A : Sole : endroit ou l'on positionne l'acier

B: Ringard : crochet permettant de puddler la fonte

C: Cheminée : permettant l'arrivée de l'air

D: Capot : permettant de gérer l'arrivée d'air et donc la température a l'intérieur du four

E: Foyer: séparé du sol par une paroi évitant tout contact avec la fonte ce qui polluerait le fer.

 Plus concrètement, pour créer du fer puddler on doit faire réagir du monoxyde de carbone avec du minerai de fer métal.

Pour cela, dans un premier temps, on produit de l'agent réducteur CO par combustion de coke :

2C + O2  2CO

 

Une autre réaction permet d'obtenir du monoxyde de carbonne. Lorsque la température est élevée et que le carbone se trouve en présence d'oxygène alors se forme du dioxyde de carbonne:

C + O CO2   

C + CO→ 2CO

On fait alors réagir avec le fer métal :

Fe2O + 3CO → 2Fe + 3CO2

Le minerai de fer est alors débarrassé de son oxygène, c'est de la fonte. On lamine et martèle celle-ci pour lui extraire le carbone. On obtient alors du carbone.

 

D/Le fer de la tour:

Pour construire la Tour Eiffel, 18038 pièces en fer puddlé seront nécessaires. Le fer puddlé est livré par la société Fould-Dupont qui fait venir tout le métal utilisé de Pompey. Ce fer a pour charge de rupture : 35 kg par mm² alors qu'en général la charge de travail était seulement de 2 kg par mm². Il n'est pas particulièrement pur, mais il est très homogène.

 B) les astuces de Gustave Eiffel

A/La Tour Eiffel: un grand mécano

La société Eiffel fait un choix ambitieux en décidant de fabriquer l'ensemble des 18 000 pièces constituant la tour dans des usines situées à Levallois. Sur le Champ de Mars, il ne reste aux 225 ouvriers qu’à assembler les pièces à l'aide de grues à vapeur positionnées à même la tour.

 

 

 

 Ceci est révolutionnaire mais grâce à la grande précision des schémas des ingénieurs de la société Eiffel il n'y eut pratiquement aucun problème à l'assemblage.

Pour assembler toutes ces pièces, les ouvriers de la tour utilisaient (et utilisent encore aujourd'hui lors de réparation) le rivet. Le système consiste à porter à chaud un rivet puis l'insérer entre deux poutres devant être assemblées. Lorsque la pièce se refroidit, son volume et les deux poutres sont donc rapprochées et assemblées. Sur la Tour environ 2 500 000 rivets ont été posés.

 

B/Un terrain pas toujours favorable

 Eiffel et ses ingénieurs rencontrèrent un autre problème. Les pilliers ouest et nord se trouvent au bord de la Seine, l'eau s'est donc infiltrée dans le sol et rend le travail des ouvriers difficile voire impossible. Pour leur permettre de creuser, G. Eiffel va penser à des caissons dans lesquels on injecterait de l'air sous pression pour chasser l'eau et ces caissons descenderont au fur et à mesure de l'avancée des ouvriers. Ce système sera encore un succès. La fondation la plus profonde descend jusqu'à 25 mètres.

 

 

 

 

 

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