La Tour Eiffel à l'Exposition de Paris 1889

Paris 1889 - Architecture, pavilions
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La Tour Eiffel à l'Exposition de Paris 1889

Message par worldfairs » 25 sept. 2010 09:13 pm

Je poste aujourd'hui un texte de Gustave Eiffel qui présente la description, la construction et l'utilité de sa tour, ce document est un peu technique mais très instructif.



LA TOUR EIFFEL
SA DESCRIPTION, SA CONSTRUCTION, SON UTILITÉ


Description scientifique de la tour Eiffel


La principale difficulté que l'on rencontre pour l'établissement des hautes piles métalliques est celle-ci :
Dans le mode habituel de construction, on dispose dans le plan des grandes faces normales à l'axe du viaduc un système de treillis très énergique destiné à résister à l'action du vent ; la base des piles venant naturellement à s'élargir en raison de l'augmentation de la hauteur, ces barres de treillis, par suite de leur grande longueur, deviennent d'une efficacité à peu près illusoire.

On peut bien leur donner la forme de caissons, ainsi que nous en avons les premiers fait l'application, de manière à ce que chacune d'elles soit susceptible de travailler aussi bien à la traction qu'à la compression; mais, néanmoins elles restent un grand sujet de difficulté, si l'écartement des pieds de la pile atteint 25 ou 30 mètres. Il y a donc grand avantage à se débarrasser complètement de ces pièces accessoires, dont le poids devient relativement très élevé, et a donner à la pile une forme telle que tous efforts tranchants viennent se concentrer dans ses arêtes, et ce, en la réduisant à quatre grands montants dégagés de tout treillis de contreventement, et réunis simplement par quelques ceintures horizontales très espacées.

S'il s'agit d'une pile supportant un tablier métallique et si l'on ne tient compte que de l'effet du vent sur le tablier lui-même, lequel est toujours très considérable par rapport à celui exercé sur la pile, il suffira, pour pouvoir supprimer les barres de contreventement des faces verticales, de faire passer les deux axes des arbalétriers par un point unique placé sur le sommet de cette pile.

Il est évident, dans ce cas, que l'effort horizontal du vent pourra se décomposer directement suivant les axes de ces arbalétriers et que ceux-ci ne seront soumis à aucun effort tranchant.

Si, au contraire, il s'agit d'une très grande pile, telle que notre tour actuelle, dans laquelle il n'y a plus au sommet la réaction horizontale du vent sur le tablier, mais simplement l'action du vent sur la pile elle-même, les choses se passent différemment et il suffit, pour supprimer l'emploi des barres de treillis, de donner aux montants une courbure telle que les tangentes à ces montants, menées en des points situés à la même hauteur, viennent toujours se rencontrer au point de passage de la résultante des actions que le vent exerce sur la partie de la pile qui se trouve au-dessus des points considérés.

Enfin, dans le cas où l'on veut tenir compte, à la fois de l'action du vent sur le tablier supérieur du viaduc, et de celle exercée sur la pile elle-même, la courbe extérieure de la pile se rapproche sensiblement de la ligne droite.

Une haute pile de viaduc, telle que nous la concevons, serait donc ainsi simplement constituée par quatre montants d'angle, en forme de caissons. Les parois en seraient évidées afin de diminuer la surface offerte au vent. — La base, dont le rapport avec la hauteur serait aussi grand qu'on le désirerait, permettrait de donner à la construction toute la stabilité désirable.

Nous avons étudié dans cet ordre d'idées une grande pile de viaduc de 120 mètres de hauteur et de 40 mètres de base, aux avantages pratiques de laquelle nous croyons fermement et que nous espérons bien avoir un jour l'occasion d'appliquer à un grand ouvrage.

C'est l'ensemble de ces recherches qui nous a conduits à étudier une tour ou pylône, atteignant la hauteur tout à fait inusitée de 300 mètres.

Voici sommairement la description de cette tour :
L'ossature se compose essentiellement de quatre montants formant les arêtes d'une pyramide à faces courbes ; chaque montant offre une section carrée décroissant de la base au sommet et forme un caisson courbe à grands treillis ayant 15 mètres de côté à la base et 5 mètres au sommet.

L'écartement des pieds des montants est de 100 mètres d'axe en axe; ces montants reposent sur de solides massifs de fondations dans lesquels, pour donner un excès de stabilité, ils viennent s'ancrer.

Au premier étage, c'est-à-dire à 70 mètres environ au-dessus du sol, les montants sont réunis par une galerie vitrée de 15 mètres de largeur faisant le tour de la construction.

Cette galerie, d'une surface de 4200 mètres carrés y compris les balcons, servirait de lieu de réunions, soit pour des restaurants, soit pour différents services dont nous parlerons plus loin.

Au deuxième étage est une salle carrée, également vitrée, de 30 mètres de côté.

Au sommet est installée une coupole vitrée avec balcon extérieur de 250 mètres carrés, d'où l'on découvrira le magnifique panorama de 120 kilomètres d'étendue qui se développera sous les yeux des spectateurs ; on pourra procéder sur cette terrasse à des observations et à des expériences scientifiques, ou y installer un foyer électrique destiné à l'éclairage de l'Exposition.

A la partie inférieure de la tour et dans chacune des faces est une arche grandiose de 80 mètres d'ouverture et de 50 mètres de hauteur qui, par son bandeau largement ajouré et par ses tympans portant des ornements de colorations diverses, forme le principal élément de la décoration.



Les conditions de résistance et de stabilité de la tour.


J'arrive maintenant aux conditions de résistance :
La décomposition des efforts dus au vent s'établit d'après les principes que nous avons posés précédemment.
Supposons, pour un instant, que nous ayons disposé dans les faces un treillis simple formant une paroi résistant aux efforts tranchants du vent dont les composantes horizontales seront :
P', P'', P''', P''''.
Pour calculer les efforts agissant dans les trois pièces coupées par un plan horizontal quelconque, il suffit de déterminer la résultante P de toutes les forces extérieures agissant au-dessus de la section, et de décomposer cette résultante en trois forces passant par les pièces coupées.

Si la forme du système est telle que, pour chaque coupe horizontale les deux arbalétriers prolongés se coupent sur la force extérieure P, les efforts dans la barre de treillis seront nuls et l'on pourra supprimer cette barre.
C'est l'application de ce principe qui constitue une des particularités de notre système.

On arrive de cette façon à ce que la direction de chacun des éléments des montants s'infléchit suivant une courbe facile à tracer, et en réalité la courbe extérieure de la tour reproduit, à une échelle déterminée, la courbe même des moments fléchissants dus au vent.

L'incertitude qui existe sur les effets du vent et sur les données à adopter, tant pour l'intensité même que pour la valeur des surfaces frappées, nous a conduit a nous mettre dans des conditions de prudence particulières.

En ce qui concerne l'intensité, nous avons admis deux hypothèses : l'une qui suppose que le vent a sur toute la hauteur de la tour une force constante de 300 kilogrammes par mètre carré ; l'autre que cette intensité va en augmentant de la base, où elle est de 200 kilogrammes, jusqu'au sommet, où elle atteint 400 kilogrammes.

Quant aux surfaces frappées, nous n'avons pas hésité, malgré son apparente exagération, à admettre l'hypothèse que, sur la moitié supérieure de la tour, tous les treillis du caisson étaient remplacés par des parois pleines ; que sur la partie intermédiaire, où les vides prennent plus d'importance, chaque face antérieure était comptée à quatre fois la surface réelle des fers ; au-dessous (galerie du premier étage et partie supérieure des arcs), nous comptons la surface antérieure comme pleine ; enfin, à la base de la tour, nous comptons les montants comme pleins et frappés deux fois par le vent.
Ces hypothèses sont plus défavorables que celles qui sont généralement adoptées pour les viaducs.

Avec ces surfaces, nous avons fait les calculs dans l'une et l'autre hypothèse de répartition de l'intensité du vent, et on peut voir facilement que les deux polygones funiculaires auxquels on arrive sont à peu de chose près identiques.
Dans l'hypothèse d'un vent uniforme de 300 kilogrammes sur toute la hauteur, l'effort horizontal total sur la construction est de 3,284 tonnes, et le centre d'action est situé à 92m,30 au-dessus de l'appui. Le moment de renversement est donc de :
Ma = 3.-284 x 9'2m,30 = 303.113 tonnes mètres.

Quant au moment de stabilité, le poids total de la construction est le suivant :

Métal…………………………………………4.800 t.
Planchers hourdés 5500m3 à 300k…………...1.600t.
Divers…………………………………………..50 t.
Total……………………………... 6.500t.

La base de la tour étant de 100 mètres, le moment de stabilité sera de :

Ms=6500x(100/2)=325000 t. mét
qui est supérieur au moment de renversement.

Dans la deuxième hypothèse, celle d'un vent variant de 200 à 400 kilogrammes, l'effort horizontal n'est plus que de 2,874 tonnes, mais le centre d'action s'élève à 107 mètres au-dessus de l'appui, le moment de renversement est donc de :

Ms = 2874 x 107 = 307,518 tonnes métriques.
Ce chiffre est presque identique à celui de la première hypothèse et reste inférieur au moment de stabilité.

Mais nous pouvons augmenter encore notablement le degré de sécurité en amarrant chacune des quatre membrures des montants au massif du soubassement au moyen de trois tirants de 0m,11 de diamètre qui intéresseront un cube de maçonnerie suffisant pour doubler le coefficient de sécurité.

Relativement aux fondations, il suffit de donner quelques chiffres pour montrer qu'elles seront très faciles à exécuter.

Elles sont ainsi constituées :
Chacune des membrures d'angle s'appuie sur un massif carré en maçonnerie ordinaire de 6 mètres de hauteur et de 8 mètres de côté, reposant sur une base en béton de 4 mètres d'épaisseur et de 9 mètres de côté.

Ces massifs qui sont traversés par des amarrages d'une longueur de 8 mètres, sont reliés les uns aux autres par un mur de 1 mètre d'épaisseur, et il reste entre eux une grande salle vitrée d'environ 250 mètres carrés, qui sera utilisée pour les accès aux ascenseurs et l'installation des machines.

(A suivre...)
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Re: La Tour Eiffel à l'Exposition de Paris 1889

Message par worldfairs » 25 sept. 2010 09:31 pm

LA TOUR EIFFEL
SA DESCRIPTION, SA CONSTRUCTION, SON UTILITÉ

(Suite)




Dans ces conditions, la charge sur le sol de fondation, dans le cas du vent de 300 kilogrammes, sera la suivante :
1° Charge due au montant métallique :

Pour la charge propre, 6.500/5= 1625 t.
Pour l'effet du vent. (307.518 / (2x100)=1537t
Total = 3.612 tonnes

2° Charge due aux maçonneries….5.400
Ensemble = 8562 tonnes

qui se répartissent sur une surface de 324 mètres carrés, soit par centimètre carré :

8.562.000//3240000 = 2k,6 en moyenne
et 4k,50 sur l'arête la plus comprimée.

Enfin, quant au travail maximum du fer, nous ferons observer qu'il doit être établi en vue d'un vent de 300 kilogrammes, lequel est tellement exceptionnel qu'ïl n'y en a pas encore d'exemple à Paris, et nous fixerons ce coefficient de travail à 10 kilogrammes, ce qui. dans les circonstances ordinaires des vents à Paris, correspondra à un travail effectif de 6 à 7 kilogrammes.
Du reste, ce coefficient de 10 kilogrammes est usuel en Allemagne et en Autriche pour les grandes charpentes métalliques qui ne sont pas soumises, comme les ponts, aux trépidations dues aux trains.
Nous l'avons appliqué nous-mêmes, et d'une manière générale, à la gare de Budapest, et, en France, les compagnies de chemins de fer l'appliquent aussi pour les grandes charpentes.

La part du coefficient total, due aux charges propres, est dans notre Tour, de 5 kilogrammes, et la part due au vent de 300 kilogrammes est de 5 kilogrammes également, laquelle se réduira à 1 ou 2 kilogrammes pour les vents violents ordinaires à Paris.
Je dois parler aussi de la flèche que peut prendre une tour de cette nature sous l'influence du vent : la question a de l'intérêt, non pas au point de vue de la flèche qui peut se produire dans les limites extrêmes des vents de 300 et 400 kilogrammes, dont on n'a pas à s'inquiéter, puisque le sommet de la tour n'est plus alors abordable, mais il est bon de s'en rendre compte pour le cas des vents violents ordinaires, afin de savoir si les personnes qui seraient sur la plateforme supérieure pourraient s'en trouver incommodées.

Si l'on prend les classifications des vents indiqués dans l'ouvrage de Claudel, et si l'on calcule les flèches qui correspondent aux pressions indiquées, on reconnaît que ces flèches sont les suivantes :

 Tableau de classifications des vents indiqués dans l ouvrage de Claudel


Ces chiffres sont tout à fait rassurants, et comme les oscillations seront d'une extrême lenteur, en raison de la grande longueur de la partie fléchissante, il est certain que l'effet en sera tout à fait insensible, et qu'il sera beaucoup moindre que dans les phares en maçonnerie, où l'élasticité des mortiers est la cause la plus déterminante des flèches observées.
Les dépenses de construction de la Tour s'élèveront à 4,905,000 francs, non compris les prix des ascenseurs.


Pourquoi la Tour est en métal et non en maçonnerie.



Avant d'aller plus loin et d'indiquer les services que pourrait rendre une pareille construction, il y a quelques mots à dire sur l'emploi de la matière que nous avons choisie.
L'emploi du fer ou de l'acier semble tout indiqué par la grande résistance du métal sous un faible poids, par le peu de surface qu'il permet d'exposer au vent, enfin par son élasticité qui solidarise toutes les pièces et permet d'en faire un ensemble dont toutes les parties sont susceptibles de travailler à l'extension ou à la compression et qui, étant toutes calculables, donnent une sécurité complète.

Quant à la préférence que nous avons, dans notre projet, donnée au fer sur l'acier, nous avons longtemps hésité ; cependant, comme dans le cas actuel il est peu important d'avoir une légèreté particulière, laquelle, au point de vue de la résistance au vent, est plutôt nuisible qu'utile, comme avec ces grandes dimensions la résistance au flambage est, pour la plupart des pièces, un élément prédominant, et enfin comme avec l'acier travaillant à un coefficient plus élevé que le fer on aurait des flèches et des vibrations plus grandes sous l'effet du vent, nous nous sommes décidé à donner la préférence au fer. Mais cependant ce n'est que l'étude détaillée et définitive qui, en tenant compte de la question de la dépense et des cours comparatifs des deux métaux, fixera sur l'emploi, soit du fer, soit de l'acier, et nous réservons notre choix jusqu'à ce moment.

Enfin le métal présente un avantage particulier : c'est que la construction est amovible et qu'il permet, sans frais excessifs, le déplacement de la Tour dans le cas où, pour une cause quelconque, on jugerait utile de la transporter en un point de Paris autre que l'Exposition. Nous évaluons la dépense de ce déplacement de 6 à 700,000 francs.

En dehors du métal, nous avons voulu nous rendre compte de ce que donnerait l'emploi des maçonneries, et nous avons étudié deux solutions, l'une dans laquelle on combinerait la maçonnerie avec le fer, l'autre qui comporterait un emploi exclusif de la maçonnerie. Nous dirons de suite que ces deux solutions nous ont paru, après examen, très inférieures à celle qui emploie le métal seul, sinon même tout à fait irréalisables.

En essayant de combiner l'emploi du fer avec la maçonnerie on rencontre tous les inconvénients d'une solution mixte dans laquelle entrent des éléments tout à fait hétérogènes comme élasticité, résistance ou dilatation, et sans insister davantage, il nous suffira de dire que nous nous sommes heurté à des difficultés telles qu'elles ne nous ont pas permis d'arriver, a un projet possible.
Par l'emploi de la maçonnerie seule, nous ne croyons pas non plus qu'on arrive à une possibilité d'exécution, à moins qu'on ne veuille mettre de côté toute question de prix.

Voici quelques développements très sommaires à ce sujet :
La première chose dont il y ait lieu de se préoccuper est le coefficient de résistance par centimètre carré à adopter.
En effet, ce ne sont pas les considérations du renversement par l'effet du vent qui doivent être prédominantes dans l'étude d'un grand ouvrage en maçonnerie, mais surtout celles qui sont relatives à la résistance même.

En outre il faut faire entrer dans cette recherche une considération capitale, sans laquelle on serait tout à fait en erreur, si on calculait la hauteur possible d'un édifice d'après la seule résistance de la pierre employée à sa construction, comme s'il était un monolithe, et si l'on supposait qu'avec du porphyre ou du granit on pourrait établir pratiquement une tour plus haute qu'avec une bonne pierre calcaire.
En effet, si l'on ne veut pas faire de simples conceptions mathématiques, et si l'on veut rester dans la réalité des faits, laquelle consiste dans l'édification d'un grand ouvrage dans lequel les matériaux travaillent à une très forte charge, il ne faut pas oublier que ces matériaux ne seront pas simplement superposés les uns aux autres par des surfaces plus ou moins bien dressées. Ils seront inévitablement séparés par des lits de mortiers destinés à assurer la répartition convenable des pressions.

La stabilité de l'ouvrage exige donc que ce mortier ne s'écrase pas ; aussi ce qu'il faut faire entrer en ligne de compte pour l'exécution d'une telle maçonnerie, c'est la limite de l'écrasement du mortier, bien plutôt que celle de la pierre, laquelle, considérée seule, conduirait à des apparences de possibilité d'exécution tout à fait trompeuses, et a fait croire comme limite pratique à des hauteurs tout à fait fantastiques.
La condition nécessaire est que les matériaux employés soient plus résistants que le mortier, leur excédent de résistance ne servant qu'à donner un excédent de sécurité qui échappe à l'évaluation.

Or, les ouvrages classiques indiquent pour les mortiers en ciment des résistances maxima de 150 à 200 kilogrammes par centimètre carré.

En adoptant comme limite pratique le 1/10 de cette résistance, ainsi qu'il est admis habituellement, une maçonnerie en pierre de taille ne devrait pas supporter une charge de plus de 15 à 20 kilogrammes par centimètre carré. Tout à fait exceptionnellement, et en allant au delà de la limite de sécurité habituelle, en entrant en quelque sorte dans la zone dangereuse, on pourrait aller jusqu'à 25 kilogrammes. La limite de 30 kilogrammes est difficilement acceptable pour l'ensemble d'un grand ouvrage ; en tout cas c'est une limite tout à fait extrême. Navier cite les édifices dans lesquels la charge est la plus considérable ; ce sont les suivants :

Piliers du dôme des Invalides, à Paris 14,16 kg
- de Saint-Pierre de Rome 16,36 kg
- de Saint-Paul de Londres 17,36 kg
Colonnes Saint-Paul-hors-les-Murs, à Rome. 19,76kg
Piliers de la tour de l'église St-Merri, à Paris.. 29,40 kg
— du dôme du Panthéon, à Paris 29,44 kg

Il ajoute bien un chiffre de 45 kilogrammes pour l'église de la Toussaint à Angers, mais cet exemple ne semble guère probant puisque cette église est en ruines.
Il résulte de ce tableau que la limite de la résistance des constructions jugées les plus hardies est, comme nous le disions, de 15 à 20 kilogrammes par centimètre carré, et s'élève dans deux d'entre eux à 30 kilogrammes.

Le fer ou l'acier nous semble donc la seule matière capable de mener à la solution du problème. Du reste, l'antiquité, le moyen âge et la renaissance ont poussé l'emploi de la pierre à ses extrêmes limites de hardiesse, et il ne semble guère possible d'aller beaucoup plus loin que nos devanciers avec les mêmes matériaux, — d'autant plus que l'art de la construction n'a pas fait de bien notables progrès dans ce sens depuis bien longtemps déjà.

L'édifice — tel que nous le projetons avec sa hauteur inusitée — exige donc rationnellement une matière sinon nouvelle, mais au moins que l'industrie n'avait pas mise à la portée des ingénieurs et des architectes qui nous ont précédé. Cette matière, c'est le fer ou l'acier, par l'emploi desquels les plus difficiles problèmes de construction se résolvent si simplement, avec lesquels nous construisons couramment soit des charpentes, soit des ponts d'une portée qui aurait paru autrefois tout à fait irréalisable.
Reste la forme de l'édifice.
Celle que nous soumettons pour notre Tour pourrait peut-être recevoir certaines modifications avantageuses que l'étude indiquerait; mais, dès à présent, il nous paraît qu'elle présente une saisissante expression de force et de grandeur, en même temps que d'appropriation au but poursuivi.
Les montants, avant de se réunir à ce sommet si élevé, semblent jaillir du sol, et s'être en quelque sorte moulés sous l'action même du vent.
Évidemment toute forme est discutable, celle-ci comme toute autre, mais cependant nous sommes heureux de pouvoir affirmer que nous avons eu le suffrage d'artistes et d'architectes éminents.


Les avantages pratiques de la Tour.


L'une des plus fréquentes objections qui ont été faites dans le public, à la construction de cette tour, était son manque d'utilité.

Nous sommes maintenant tout à fait assuré, et nous en donnerons les preuves tout à l'heure, que cette utilité est réelle, et pour cela nous allons examiner successivement quelques-unes de ses applications.
Tout d'abord, il n'y a pas de doute, après le succès des précédentes ascensions dans les ballons captifs Giffard et celui des ascenseurs du Trocadéro, que le public ait grand plaisir à visiter les différents étages de notre Tour, qui lui présentera sans aucun danger et sans fatigue, un spectacle tout à fait extraordinaire : celui d'un panorama de 120 à 130 kilomètres d'étendue, observé à vol d'oiseau et comme en ballon sans que les premiers plans viennent, comme dans les ascensions de montagne, nuire au sentiment de la distance et de la hauteur. La vue de Paris, la nuit, avec son éclairage si brillant, présenterait un aspect merveilleux que les aéronautes seuls connaissent jusqu'à présent.

Il n'est donc pas douteux que cette tour ne soit un des grands éléments d'attraction pour l'Exposition, et que, celle-ci terminée, le public continue à y affluer, soit pendant le jour, soit pendant la soirée.

(A suivre.)
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Re: La Tour Eiffel à l'Exposition de Paris 1889

Message par worldfairs » 26 sept. 2010 06:45 pm

LA TOUR EIFFEL
SA DESCRIPTION, SA CONSTRUCTION, SON UTILITÉ

(Suite et fin.)




Quant au système des ascenseurs à installer dans la Tour et qui seront de dimensions inaccoutumées, nous avons adopté le suivant, proposé par .M. Heurtebise.
Le système bien connu d'ascenseur hydraulique à compensateur de M. Heurtebise actionnerait deux tiges articulées régnant sur toute la hauteur de la Tour et placées dans l'intérieur d'un des quatre montants, dont elles suivraient la courbure.
Chacune de ces tiges recevrait de 30 mètres en 30 mètres (course des pistons hydrauliques) des cabines qui viendraient, grâce à un mouvement alternatif donné aux tiges, se mettre l'une en face de l'autre à chaque fin de course; à ce moment se produirait un arrêt d'une durée d'une demi-minute environ, pendant lequel la cabine inférieure se remplirait ; chaque cabine intermédiaire céderait ses voyageurs à la cabine d'en face, et la cabine supérieure laisserait ses voyageurs sur la plate-forme de la Tour.
Un second ascenseur semblable servirait à la descente.

Ce système présenterait une sécurité absolue et permettrait l'ascension simultanée d'un grand nombre de personnes, avec des départs continus.

Pour ne pas donner aux cabines une vitesse trop grande dont le sentiment est très désagréable à la plupart des personnes, on ne dépasserait pas 50 centimètres par seconde ; de sorte que l'ascension des 30 mètres formant en quelque sorte l'étage, se ferait en une minute ; en comptant une demi-minute pour l'arrêt, on arrive à une minute et demie par chaque 30 mètres de hauteur, soit 15 minutes pour l'ascension complète.

Chaque cabine pouvant contenir 10 personnes, et le départ ayant lieu toutes les minutes et demie, on peut ainsi monter par heure 400 personnes.

La Tour, au moins pendant l'Exposition, pourra porter à son sommet un foyer électrique destiné à éclairer l'Exposition, et à répandre dans le parc et les jardins une lumière générale d'un aspect agréable.
En prenant comme surface à éclairer un cercle de 1,000 mètres de diamètre, et en se posant la condition que l'éclairage soit tel que l'on puisse y voir suffisamment pour lire un imprimé, MM. Sautter et Lemonnier, les constructeurs bien connus de phares électriques, tout en trouvant que ce n'est pas le meilleur moyen d'utiliser la lumière, estiment que le foyer placé au sommet de la Tour devrait être de 3,000 ampères. Ils se fondent, pour cette évaluation, sur l'expérience de l'éclairage des quais de Rouen, pour lesquels un foyer placé à 13 mètres de hauteur, d'une intensité de 24 ampères, éclairait convenablement un cercle de 130 mètres de diamètre.

Dans notre cas, la distance du foyer au centre de figure étant environ 10 fois plus grande qu'à Rouen, il faudrait un foyer 100 fois plus puissant; mais comme il faut tenir compte de l'absorption par l'atmosphère, la source lumineuse devra être de 125 X 24, soit 3,000 ampères, laquelle exigera, pour sa production, une force de 400 à 500 chevaux.
Or, un foyer de 90 ampères est, jusqu'à présent, le maximum pratique que l'on puisse obtenir avec une seule lampe.
Il faudrait, au maximum, 33 lampes ; mais il est préférable d'en supposer 48 d'inégales intensités, qu'on disposerait autour de la lanterne supérieure, suivant trois étages et éclairant trois zones concentriques.

Avec des foyers à courants continus on n'a pas à se préoccuper outre mesure de rabattre la lumière vers le sol, puisque l'expérience a démontré que presque tous les rayons sont naturellement projetés de bas en haut dans un cône dont les génératrices sont inclinées d'environ 45 degrés avec la verticale : mais il faut concentrer la lumière de chaque lampe de manière à ce qu'elle produise son maximum d'intensité dans la fraction de zone qu'elle doit éclairer, et, à cet effet, le meilleur moyen à employer est de munir chaque foyer d'un appareil optique spécial orienté d'une façon différente pour chacun d'eux.

Mais à ce point de vue, la Tour Eiffel n'aurait qu'un intérêt de curiosité et d'amusement. Il importe donc de faire ressortir le caractère d'utilité de l'immense construction sous le rapport purement scientifique.

Parlant devant la Société météorologique de France, M. Hervé-Mangon disait en propres termes :
Il existe, dans plusieurs observatoires, des tours en maçonnerie, mais elles présentent, pour l'installation des instruments météorologiques, plus d'inconvénients que d'avantages.
Au soleil, la masse de la construction s'échauffe, les surfaces murales produisent des remous qui rendent difficiles les observations sur la pluie, la brume, la neige et la rosée, faites dans un rayon même étendu; toutes les indications hygrométriques ou thermométriques deviennent inexactes ou illusoires.
Le projet de la tour en fer de 300 mètres de hauteur, dressé par M. Eiffel et par MM. Nouguier etKœchlin, ingénieurs, et M. Sauvestre, architecte, présente donc pour les météorologistes un intérêt des plus considérables."
Elle permettrait d'organiser un grand nombre d'observations et d'expériences météorologiques du plus haut intérêt, parmi lesquelles nous citerons au hasard les suivantes :
-La loi de décroissance de la température avec la hauteur serait facilement observée, et les variations dues aux vents, aux nuages, etc., fourniraient certainement de nombreux renseignements, qui nous font jusqu'à présent complètement défaut.
-La quantité de pluie qui tombe à différentes hauteurs sur une même verticale a été très diversement estimée. Cette question si intéressante pour la théorie de la formation de la pluie serait résolue par quelques années d'observations faites au moyen d'une quinzaine de pluviomètres régulièrement espacés sur la hauteur de la Tour.

-La brume, le brouillard, la rosée forment souvent à la surface du sol des couches de moins de 300 mètres de hauteur ; on pourrait donc observer ces météores sur toute leur épaisseur, faire des prises d'air à diverses hauteurs, mesurer le volume d'eau à l'état globulaire tenu en suspension dans chaque couche. Ce volume liquide est beaucoup plus considérable que celui qui répond à la vapeur d'eau, et sa connaissance expliquerait comment les nuages d'un faible volume versent quelquefois sur le sol des quantités d'eau si considérables.

-L'état hygrométrique de l'air varie avec la hauteur. Rien ne serait plus facile que d'étudier ces changements, si l'on pouvait observer au même instant des instruments placés à d'assez grandes distances les uns au-dessus des autres. L'évaporation donnerait également lieu à de très utiles expériences.

-L'électricité atmosphérique, sur laquelle on ne possède encore que des notions si imparfaites, devrait faire à l'observatoire de la Tour l'objet des recherches les plus actives. La différence de tension électrique entre deux points situés à 300 mètres de distance verticale est probablement très considérable et donnerait lieu à des phénomènes du plus grand intérêt.

-La vitesse du vent croit en général avec rapidité en s'écartant de la surface du sol ; la Tour permettrait de déterminer la loi d'augmentation de cette vitesse jusqu'à 300 mètres et probablement un peu plus haut. Cette détermination, indépendamment de son intérêt théorique, fournirait à l'aérostation d'utiles renseignements.
-La transparence de l'air pourrait être observée, avec la Tour, dans des conditions exceptionnellement favorables, soit suivant la verticale, soit suivant des lignes d'une inclinaison donnée.
- Indépendamment des observations météorologiques que je viens de citer et dont je dois exclusivement m'occuper ici, la Tour de 300 mètres permettrait encore de réaliser un grand nombre d'expériences impossibles à tenter aujourd'hui. Elle permettrait, par exemple, d'établir des manomètres allant jusqu'à 400 atmosphères, pouvant servir à graduer expérimentalement les manomètres des presses hydrauliques, et d'établir des pendules dont chaque oscillation durerait plus d'un quart de minute, etc., etc.

M. l'amiral Mouchez, directeur de l'Observatoire, écrivait de son côté à M. Eiffel :
- Je m'empresse de vous faire savoir que j'ai vu avec le plus grand intérêt votre projet de Tour de 300mètres.

- J'en désire bien vivement la réalisation parce que je crois, qu'outre l'intérêt général que présentera un tel monument, il sera d'une très grande utilité pour diverses questions scientifiques et particulièrement pour l'étude des couches inférieures de l'atmosphère, qui ont une certaine influence sur la précision des observations astronomiques ; une hauteur de 300 mètres permettra d'observer régulièrement ces fréquentes inversions de la loi de décroissance de la température avec la hauteur, et dans de meilleures conditions que sur une montagne.

- On pourra également étudier les variations de l'humidité et de l'électricité atmosphériques, les variations du vent en force et en direction.
- Quatre collections d'instruments enregistreurs semblables placés au ras du sol, à 100, 200 et 300 mètres, donneraient certainement, par leur comparaison, des résultats d'un grand intérêt. Quant aux observations astronomiques, je ne crois pas qu'il y ait une égale utilité à en tirer.

- Il est cependant certain qu'au milieu de la ville de Paris, on aurait une atmosphère beaucoup plus pure à cette hauteur que dans nos salles d'observations ; on y laisserait au-dessous de soi la plus grande partie des fumées et des poussières de la ville.

- Au point de vue des observations météorologiques et de l'étude de l'atmosphère dont je parlais, la tour en maçonnerie enlèverait une très grande partie de l'exactitude et de l'intérêt des observations que donnerait la tour en fer; avec celle-ci les instruments sont entièrement isolés dans l'atmosphère ; avec la tour en maçonnerie, ils s'échauffent et se refroidissent avec elle, sont alternativement à l'ombre et au soleil, etc., les conditions sont toutes différentes.

Enfin, au point de vue plus spécialement astronomique M. Pierre Puiseux, astronome attaché à l'Observatoire de Paris, a formulé ainsi son opinion :
- Il est hors de doute que la tour projetée pourra recevoir des applications utiles aux études astronomiques. La mobilité de la plate-forme sous l'influence du vent exclut sans doute les observations qui ont pour but de fixer la position précise des astres, mais elle laisse le champ libre à la plupart des recherches d'astronomie physique. Des spectroscopes destinés à analyser la lumière du soleil et des étoiles, à constater les mouvements propres des astres par le déplacement des raies, fonctionneraient mieux à 300 mètres de hauteur qu'au niveau du sol. L'élimination des poussières et des brumes locales permettrait de suivre le soleil plus près de l'horizon. De là un sérieux avantage pour l'étude des raies telluriques dues à l'absorption de la lumière solaire par l'atmosphère.

- Un appareil à photographie lunaire ou solaire serait aussi d'un bon usage ; son emploi serait surtout indiqué dans le cas de passages de Mercure ou d'éclipsés s'effectuant près de l'horizon. Les photographies d'étoiles ou de nébuleuses exigeant une pose appréciable seraient plus exposées à être contrariées par le vent et devraient être réservées pour les nuits calmes. Il faut faire attention cependant qu'une translation latérale de l'instrument n'a pas d'influence nuisible ; l'essentiel est que l'axe optique reste parallèle à lui-même. Il semble difficile de décider, avant l'expérience, si les mouvements causés par le vent seront bien de cette nature. En tous cas, les aspects physiques de la lune, des planètes, des nébuleuses, pourront être étudiés et dessinés dans des conditions favorables.

- Un chercheur ou un télescope de grande ouverture, installé au sommet de la Tour, permettra de suivre les astres qui n'atteindraient qu'une faible hauteur sur l'horizon de Paris. Ces observations ne sauraient rivaliser d'exactitude avec celles des observatoires fixes, mais elles pourraient être effectuées dans des cas où celles-ci deviennent impossibles. Or, on sait que pour les astres nouvellement découverts, il est important d'obtenir le plus tôt possible des mesures même approchées.

- Une étude également intéressante pour la météorologie et l'astronomie, sera celle de la variation de la température avec l'altitude. Toutes les théories de la réfraction données jusqu'à présent reposent sur des hypothèses gratuites et souvent démenties par l'expérience.
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Re: La Tour Eiffel à l'Exposition de Paris 1889

Message par worldfairs » 21 mai 2017 11:04 am

Histoire de la construction de la Tour Eiffel

Le symbole incontesté de l'Exposition mondiale, le "Clou" de l'Expo universelle, comme disaient les français, fut la Tour Eiffel, dont l'inventeur n'est pourtant pas Gustave Eiffel, dont elle porte le nom.

Lorsqu'en 1883 se précisément à Paris les rumeurs selon lesquelles la capitale française allait organiser, à l'occasion du centenaire de la Révolution, la prochaine Exposition mondiale, deux ingénieurs de l'entreprise Eiffel, Maurice Koechlin et Emile Nougier, présentèrent à Gustave Eiffel les plans de construction d'une tour de 1 000 mètres. L'idée de cette tour hantait déjà depuis plusieurs décennies l'esprit de nombreux architectes et visionnaires, et les éléments métalliques du Palais de cristal de Londres, construit en 1851, devaient à l'origine servir à cette construction.

L'Exposition mondiale de Philadelphie, en 1876, avait également donné lieu à des projets concrets de construction d'une tour. Mais les deux ingénieurs avaient acquis une telle expérience dans la construction de grands viaducs métalliques que leur projet, contrairement à la plupart de ceux soumis précédemment, se caractérisait par un sens des réalités concrètes exceptionnel.

Eiffel commença par refuser d'étudier le concept, mais autorisa cependant ses deux ingénieurs à continuer à travailler sur le projet, avec l'aide de l'architecte Stephen Sauvestre.

Ce n'est que fin 1884, une fois l'Exposition mondiale officiellement décidée, qu'Eiffel revint sur l'idée de la tour et s'employa avec persévérance à concrétiser sa réalisation. Il acheta les droits de propriété intellectuelle à Koechlin et Nougier et parvint à faire approuver les plans par le Comité d'organisation de l'Exposition.

Il restait certes encore, au printemps 1886, à franchir le cap de l'appel d'offres public ; mais, les plans ayant été entre temps considérablement élaborés, le vainqueur de cette adjudication de deux semaines ne faisait plus guère de doute.

Eiffel se vit attribuer les droits d'exploitation pour la tour jusqu'en 1910, mais devait, en dehors du 1,5 million de Francs de subvention d'état, assurer lui-même les frais de construction, estimés à 6,5 Millions de Francs.

Il restait encore 27 mois pour la construction de la tour des bords de la Seine, aux confins du Champ de Mars. 12.000 plans furent nécessaires pour représenter en trois dimensions ce monument métallique et ses entretoisements. Les différents éléments de construction furent préfabriqués selon une rigoureuse exactitude dans les ateliers de l'entreprise Eiffel à Levallois-Perret et Il ne resta plus qu'à effectuer le montage sur place, sur le Champ de Mars ; tous les trous de rivet pré-perforés purent être utilisés sans modification jusqu'à une hauteur de 57 mètres. Ce qui explique que l'édification de la tour, dont les fondations avaient pris tellement de temps, ait ensuite progressé ą une vitesse stupéfiante.

Cette construction provoqua tout d'abord les critiques de personnalités marquantes du monde artistique et littéraire. Mais à peine la construction achevé, six semaines avant la date prévue, on se bouscula pour contempler la vue toute nouvelle sur Paris qu'offrait ce monument, de très loin le plus élevé du monde.

Fiche technique: la Tour Eiffel Hauteur: 302,6 mètres; de nos jours (antenne inclues): 320,8 mètres 1.792 marches Huit ascenseurs Superficie: 129,22 mètres. Eléments de construction : 12.000 éléments de fer forgé; 1.050.846 rivets pour sept millions de perforations, travaillés par 200 ouvriers. Poids : 7.350 tonnes Croissance quotidienne pendant les travaux : 0,47 mètres Visiteurs : 4.200 personnes par jour, 3.799.040 visiteurs pendant l'Exposition mondiale de 1889 Prix d'entrée : deux francs pour la 1ère plate-forme, trois francs pour la 2ème plate-forme, cinq francs pour la 3ème plate-forme. Perspective : 85 kilomètres Coūts: 7.799.401,33 Francs; subvention de l'état 1,5 millions de francs.
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Re: La Tour Eiffel à l'Exposition de Paris 1889

Message par worldfairs » 24 mai 2017 06:15 pm

La Tour Eiffel ne marque pas seulement un sommet dans l'Histoire de la construction métallique, elle représente également le symbole de l'ère de l'ingénierie. Comme le fit remarquer l'historien de l'art Wolfgang Friebe, « la Tour a contribué sur le plan de l'Histoire de l'art à supprimer les limites spatiales entre l'intérieur et l'extérieur et à promouvoir la perspective stéréoscopique »

Chacun des quatre pieds de la Tour s'appuie sur quatre socles de béton dont la longueur d'arête est de 26 m.
La surface de base carrée de la Tour présente une longueur latérale de 130 m. De lą s'élèvent vers le haut des pylônes inclinés , reliés à 58 m de hauteur par une première grande plate-forme. Cet espace disponible se prêtait à l'installation de restaurants, de points de vente et d'un grand hall de rassemblement pouvant abriter 6000 personnes.

La fonction, plutōt marginale de porte du Champ de Mars dévolue à la Tour Eiffel, ne portait que sur les arches de la tour, qui devaient par la suite être intégrées à la première galerie. Jusqu'au deuxième niveau, situé à 115 m de hauteur, les pylônes s'élèvent selon une ligne plate et élégante, pour se rejoindre définitivement à une hauteur de 190 m. La dernière plate-forme de 276 m de hauteur, qui offre une perspective de jusqu'à 140 km, était autrefois exclusivement réservée aux laboratoires installés par Eiffel. Ce monument, qui constitue le « plus haut balcon de Paris », peut être atteint en empruntant l'un des huit ascenseurs ou encore par l'escalier (plus de 1792 marches).

C'est le 32 mars 1889 que Gustave Eiffel monte au sommet de sa tour, où il hisse le drapeau tricolore. Et c'est la Tour Eiffel tout entière qui se transforme en un grand étendard tricolore grâce à un système de projecteurs électriques bleu-blanc-rouge. L'énorme succès public remporté par la Tour pendant l'exposition fit que ce monument enregistra des bénéfices dès sa première année de mise en service.

Au cours des années qui suivirent, Eiffel s'efforça, par des expériences scientifiques, d’empêcher la démolition, sans cesse envisagée, de la tour. Mais il fallut attendre le développement de la télégraphie sans fil, qui coïncida avec l'expiration de la concession, pour que puisse être garanti le maintien durable de la Tour Eiffel, qui est aujourd’hui indissociable de l'image de Paris.
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