Pont à haubans

Un pont à haubans suspend son tablier à des câbles rectilignes, les haubans, tendus depuis de hauts pylônes jusqu’à des points répartis le long du tablier. Chaque hauban soulève une part du tablier et le tire vers le pylône, qui est simplement comprimé quand les deux côtés s’équilibrent. Carl Imanuel Löscher publia un projet de ce genre en bois en 1784, des ponts haubanés s’effondrèrent à Dryburgh en 1818 et à Nienburg en 1825, et le type revint en acier avec le pont de Strömsund, en Suède, au milieu des années 1950.

Ce que c’est

Un pont à haubans porte son tablier sur des câbles rectilignes, les haubans, qui descendent d’un ou de plusieurs mâts, les pylônes, directement jusqu’à des points répartis le long du tablier. Un pont suspendu fonctionne autrement : son tablier pend à des suspentes verticales accrochées à deux grands câbles porteurs qui passent par-dessus les pylônes et sont ancrés dans le sol à chaque extrémité. Dans un pont haubané, chaque hauban est une ligne droite indépendante du pylône au tablier, et tablier, pylônes et haubans forment ensemble un seul ensemble qui se tient de lui-même.

Le type sert aussi bien pour des passerelles de quelques dizaines de mètres que pour des franchissements routiers dont la travée principale dépasse le kilomètre. Les pylônes sont en acier ou en béton armé, les haubans sont faits de faisceaux de fils ou de torons d’acier à haute résistance, et le tablier est une poutre d’acier ou de béton.

Comment ça marche

Les quatre dispositions de base des haubans : en faisceau, en harpe, en éventail et en étoile.

Le poids du tablier et de la circulation tire sur les haubans et les met en traction. Comme chaque hauban est incliné, sa traction se décompose en deux parts. La part verticale soulève le tablier à l’endroit de l’ancrage : le tablier se comporte comme une poutre posée sur de nombreux appuis élastiques au lieu de franchir seul toute la brèche. La part horizontale pousse le tablier dans sa longueur vers le pylône, si bien que le tablier est comprimé, surtout près du pylône. Au sommet du pylône, les haubans côté rivière et ceux de la travée de rive tirent en sens opposés ; quand ils s’équilibrent, le pylône est simplement pressé sur sa fondation. Les haubans de retenue, ancrés près des culées, empêchent le pylône de s’incliner vers la travée centrale quand une lourde charge la traverse, et les culées retiennent le tablier contre leur traction vers le haut.

Les haubans ne travaillent que s’ils sont tendus. Walter Podolny, dans son histoire du type parue en 1974, note que les premiers constructeurs ne savaient pas calculer les efforts dans les haubans et employaient du bois, des barres rondes ou des chaînes qu’on ne pouvait pas tendre complètement ; des haubans lâches laissaient le tablier fléchir beaucoup avant de reprendre la moindre charge. Les haubans modernes sont mis en tension à la pose. En élévation, ils suivent quatre dispositions de base, en faisceau, en harpe, en éventail ou en étoile, et ils sont tendus dans un seul plan au milieu du tablier ou dans deux plans le long de ses bords.

Un tablier haubané moderne se construit le plus souvent en avançant depuis chaque pylône de façon équilibrée. On pose un tronçon de tablier d’un côté et un autre de l’autre côté, on suspend chacun à son nouveau hauban, on met les haubans en tension, et l’on recommence jusqu’à ce que les deux bras venus de pylônes voisins se rejoignent au milieu. Aucun appui provisoire n’est nécessaire dans l’eau.

Comment faire

Une maquette à un pylône : trois haubans portent le tablier de carton, et un hauban de retenue garde le pylône droit.

Une maquette sur table montre comment des haubans portent un tablier et pourquoi le pylône a besoin de haubans de retenue. Il faut une baguette de bois carrée d’environ 30 centimètres pour le pylône, un bloc de bois lourd, une bande de carton fin de 50 centimètres sur 8, du fil solide ou de la ficelle fine, de la colle à bois blanche, du ruban adhésif, une pile de livres aussi haute que le bloc, un petit gobelet en papier et une poignée de pièces.

Collez la baguette debout contre une face du bloc et maintenez-la avec de l’adhésif pendant que la colle prend. Relevez 1 centimètre le long de chaque grand bord du carton pour en faire une gouttière peu profonde, et posez-le du haut du bloc jusqu’à la pile de livres, à 45 centimètres. Suspendez le gobelet au milieu du carton par une boucle de fil et ajoutez des pièces : le carton fléchit et se plie. Retirez le gobelet. Percez les bords relevés à 15, 30 et 40 centimètres du bloc et nouez un fil de chaque paire de trous jusqu’au sommet du pylône, en tendant chacun juste ce qu’il faut. Nouez encore un fil du sommet du pylône vers l’arrière, jusqu’à un objet lourd posé sur la table derrière le bloc. Suspendez de nouveau le gobelet et ajoutez les pièces une à une : le carton reste maintenant presque horizontal. Dénouez le hauban de retenue et regardez le pylône s’incliner vers la travée et le tablier descendre, puis renouez-le.

Histoire et évolution

L’idée de tenir un tablier par des liens inclinés venus d’une tour est ancienne. Dans les Machinae novae de Faust Vrančić (Verantius), un recueil de machines imprimé à Venise et daté selon les sources entre 1595 et 1616, un pont de fer pend à des chaînes. Podolny le compte parmi les premiers ponts haubanés ; d’autres historiens lisent le même dessin comme un pont suspendu à chaînes.

Un pont haubané en bois du genre proposé par Löscher en 1784 : des haubans de bois rectilignes partant d’une tour en bois portent le tablier.

En 1784, Carl Imanuel Löscher, de Freiberg en Saxe, publia le projet d’un pont « fait de peu de bois, et de bois faible », capable de franchir une rivière sur une grande longueur sans arc et de porter de lourdes charges, mis au point par des essais de charge sur des baguettes de bois et par des maquettes. Podolny le décrit comme un pont de bois aux haubans de bois fixés à une tour de bois, la technique de la charpente appliquée à une disposition nouvelle. Un autre projet ancien, de l’architecte français Poyet, utilisait des barres de fer pendues à de hautes tours ; le biographe de Löscher le date de 1787, Podolny de 1821.

Les passerelles haubanées apparaissent en Écosse dans les années 1810. En 1816, Richard Lees, fabricant de draps de laine à Galashiels, jeta sur la Gala une passerelle de fil de fer pour relier ses deux filatures, que le Historic American Engineering Record range parmi les formes purement haubanées. En 1817, la passerelle de King’s Meadow, des quincailliers d’Édimbourg John Redpath et John Stevenson Brown, d’une portée d’environ 110 pieds (34 m), suspendait son tablier à des haubans de fil inclinés fixés à une tour en fonte. Sur la Tweed, près de l’abbaye de Dryburgh, John et William Smith bâtirent une passerelle d’environ 260 pieds (79 m) dont le tablier était tenu par des haubans de chaîne de fer rayonnant depuis les tours ; ouverte en 1817, elle fut abattue par le vent en janvier 1818, quand les chaînes rompirent à leurs assemblages sous les oscillations du tablier. Après l’effondrement en 1825, sous une foule, d’un pont haubané sur la Saale à Nienburg, l’ingénieur français Navier rendit compte de ces échecs, et les ingénieurs se tournèrent vers les ponts suspendus pendant plus d’un siècle.

Les haubans revinrent lorsque le fil d’acier fut assez résistant pour être tendu complètement et que les ingénieurs surent en calculer les efforts. En 1938, l’ingénieur allemand Franz Dischinger ajouta des haubans inclinés à un projet de pont suspendu ferroviaire sur l’Elbe pour le raidir. Le pont de Strömsund, en Suède, à tablier d’acier, est le premier grand pont à haubans moderne. Walter Podolny date son achèvement de 1955, Trafikverket, l’administration suédoise des transports, de septembre 1956. Les portées grandirent ensuite vite. Le pont de Tatara, au Japon, atteignit 890 mètres en 1999, et le pont de l’île Rousski, à Vladivostok, achevé en 2012, a une travée centrale de 1 104 mètres.