Trois hypothèses pour les voiles
Plans de deux duplex traversants de la Cité radieuse
© Fondation Le Corbusier/ADAGP
© Fondation Le Corbusier/ADAGP
Les voiles de béton de l’opéra de Sydney (Australie)
Les voiles de béton de l’opéra de Sydney sont disposées de façon à donner l’impression d’un grand voilier amarré dans la baie. Il aura fallu plus de quatre ans de discussions, de calculs et d’essais pour trouver la solution à l’élévation des toitures. C’est l’architecte qui trouve finalement en 1961 les formes définitives et le moyen de les concrétiser. Jørn Utzon conçoit quatre coques extraites d’une sphère – un peu comme les quartiers d’une orange. À l’image des poupées russes matriochkas, la taille des coques est décroissante ; la coque la plus grande peut contenir la deuxième, qui peut contenir la troisième, etc. Chaque coque est un triangle isocèle dont les faces extérieures sont convexes. Les coques sont nervurées pour une bonne répartition des poussées, afin d’atteindre la meilleure auto-portance possible. Le nécessaire passage de deux à trois dimensions (de la maquette, au plan, du plan à la construction) s’avère très complexe et demande une grande compétence en géométrie descriptive. Au final, la superstructure se décompose en deux jeux de quatre coquilles plus un jeu de deux coquilles.
© National Library of Australia
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La célébrité de l’opéra de Sydney est due en très grande partie à ses toitures qui s’imbriquent les unes aux autres. Pour parvenir à les réaliser, plusieurs solutions sont évoquées :
- Des voiles minces d’un seul tenant en béton. À l’issue du concours d’architecture, les premières études penchent d’abord pour une conception entièrement en béton. L’idée est de créer des voiles minces, un peu similaires au système constructif du CNIT à Paris. Mais le plan prévu par Jørn Utzon est beaucoup plus complexe qu’un simple triangle isocèle ; il ne s’agit pas de créer une vaste halle mais une multitude d’espaces, dont deux auditoriums côte à côte.
- L’élévation d’une structure métallique est la deuxième solution évoquée. Mais elle n’est pas retenue non plus : la pose d’échafaudages le long des élévations aurait été trop complexe et trop coûteuse.
- Des pièces de béton coulées sur place et assemblées comme un puzzle géant. C’est finalement la solution retenue, résultat des réflexions entre le bureau d’ingénieurs, l’architecte et l’entreprise australienne Hornibrook, spécialisée dans la mise en œuvre des ouvrages d’art. Il s’agit de couler sur place les pièces de béton et de les assembler tel un puzzle géant en trois dimensions. Ces pièces sont fabriquées en petites séries. Ainsi les pièces les plus basses prennent la forme d’éventails d’où partent les nervures des coques.
Tous les éléments de la toiture sont coulés sur place dans des coffrages en acier et acheminés sur quelques mètres par un chemin de grue. Les grues placées aux points centraux du chantier peuvent soulever 12 tonnes à 50 m de hauteur. Des échafaudages légers sont posés à même les parois pour fixer chaque élément. Parmi les techniques employées, la contrainte post-tension, dite aussi post-contrainte, consiste à tirer les câbles présents dans les pièces de béton une fois qu’elles sont assemblées.