Architecture en fonte

L’architecture en fonte est une forme d’architecture développée grâce à l’utilisation de la fonte. C’était un style important dans l’ère de la révolution industrielle où la fonte est devenue relativement bon marché et l’acier moderne n’avait pas encore été développé.

Histoire:
Malgré l’incorporation précoce de la fonte ou de la fonte dans les structures d’ingénierie telles que les ponts (Iron Bridge à Coalbrookdale, 1779, Pont des Arts à Paris, 1801), les architectes continuèrent à utiliser des matériaux traditionnels, tandis que mauvais goût”. L’architecture industrielle a été la première à incorporer du fer au lieu du bois, d’abord comme mesure de protection contre les incendies, devenus très courants depuis l’introduction de la machine à vapeur. Le bâtiment de l’usine que William Strutt à Derby (1792-1793) utilisait massivement des piliers en brique et en fonte. La première usine sans aucune partie de bois a été construite à Ditherington (dans les environs de Shrewsbury) en 1796-1797 (Ditherington Flax Mill). Le modèle d’usine anglais du dix-neuvième siècle était celui d’une structure de poutres et de piliers en fonte avec des murs de briques et des voûtes. La fonderie a également été utilisée massivement pour l’implantation de mobilier urbain dans les villes prévues avec des critères hygiénistes du XIXe siècle, avec des exemples qui sont devenus emblématiques: à Madrid les lampadaires Fernandina (1832), ou à Paris les fontaines Wallace (1870), les colonnes de Morris (1868) ou les édifices de Guimard (style art nouveau, dans les bouches du métro (Hector Guimard, 1900-).) Toutes sortes de ferrures architecturales, dont l’origine peut être tracée en Angleterre au moins depuis 1734, commençaient à être appliqué massivement au milieu du dix-neuvième siècle dans tous les types de bâtiments (compte tenu du coût moins élevé), imposant un esthétique éclectique, populaire ou kitsch et des finitions uniformes qui déploraient ceux qu’ils souhaitaient ardemment pour le travail manuel (comme William Morris ou John Ruskin).

Parmi les premiers exemples d’architecture monumentale qui incorpore du fer, on trouve le dôme de la Halle aux blés («marché aux grains» de Paris, François-Joseph Bélanger, 1811). La maison du commissaire du Royal Naval Dockyard (Bermudes, Edward Holl, 1820) est considérée comme la première maison construite en fer. En 1836, l’église de San Leopoldo (Follonica), par Alessandro Manetti et Carlo Reishammer incorporé pour la première fois dans l’architecture ecclésiastique des éléments de fer exposés.

Le tiers central du 19ème siècle
Les améliorations technologiques étaient en cours. Le fer ondulé (ou le fer ondulé galvanisé – CGI pour son acronyme en anglais) a été inventé dans la décennie des années 1820 par le britannique Henry Robertson Palmer, architecte et ingénieur de la London Dock Company. Son utilisation s’est étendue à l’architecture rurale aux États-Unis et dans d’autres pays. Depuis les années 1840, les innovations de l’industrie sidérurgique généralisaient l’utilisation de plaques de fer, de profilés en «double T» et d’un acier de meilleure qualité et de prix de plus en plus bas (convertisseur Bessemer, 1855). En 1867, Charles Drake de la Patent Concrete Building Company a breveté l’utilisation de panneaux de coffrage en fer à la place du bois.

Ils ont commencé à construire des bâtiments en fonte (“bâtiments en fonte”) en particulier dans le SoHo de New York (bâtiment EV Haughwout, John P. Gaynor, 27 1857), mettant en évidence les constructions de James Bogardus (63 Nassau Street, 1844, 254 -260, rue Canal, 1857, 75 rue Murray, 1958 85, rue Leonard, 1861, édifice Iron Clad, 1862). A Londres, un dôme de fer et de verre de 18 mètres de diamètre avait été érigé sur le marché du charbon (James Bunstone Bunning, 32 1847-1849).

Au milieu du dix-neuvième siècle, la bibliothèque de Santa Genoveva (par Henri Labrouste, 1843-1850) se distinguait, avec un style néo-renaissance à l’extérieur mais à l’intérieur, elle présentait la structure métallique. Ressource similaire a été appliquée dans le Musée d’Histoire Naturelle de l’Université d’Oxford, ce style néo-gothique (1855, Henry Acland, avec le soutien de John Ruskin).

Le raffinement dans la fonderie de fer finit par être accepté comme matériau noble pour la réalisation de sculptures jusqu’alors réservées au bronze (“Kasli iron”, dans l’Oural, 1860).

L’acceptation sociale du fer vu pour les éléments architecturaux visibles avait été produite avec le succès extraordinaire de l’architecture de fer et de verre de la construction des serres spectaculaires de Chatsworth (Joseph Paxton, 1837-1840), la Palm House of the Royal Kew Botanical Garden (architecte Decimus Burton et fondateur Richard Turner, 1841-1849) et, surtout, le Crystal Palace par Joseph Paxton (1851), qui a également démontré les possibilités de nouveaux matériaux pour l’architecture préfabriquée (il a été assemblé, démonté et réassemblé en très peu de temps, malgré ses dimensions extraordinaires). Des critères similaires ont été appliqués à la couverture de nouveaux types de bâtiments exigés par l’expansion économique: les galeries commerciales, les marchés couverts et l’architecture ferroviaire, qu’elle a construit dans toute l’Europe des gares monumentales. L’ingénierie ferroviaire a construit des ponts d’une grande audace et d’une grande beauté, comme Théophile Seyrig à Porto (Puente María Pía, 1877).

Dernier tiers du XIX
Au moment de la construction de l’Opéra Garnier (1861-1875), le fer était déjà utilisé naturellement et abondamment dans toutes sortes d’éléments structuraux (en particulier les piliers, les poutres et les plaques jointes par des rivets).

L’incendie de Chicago en 1871 a donné lieu à une reconstruction urbaine massive, avec les premiers gratte-ciel en acier et les nouveaux concepts de forme et de fonction qui caractérisent la soi-disant école de Chicago.

Les plus impressionnants bâtiments en fer du siècle ont été construits par les ingénieurs français pour l’Exposition Universelle de Paris de 1889: la Galerie des machines (Victor Contamin – architectures Ferdinand Dutert et Stephen Sauvestre) et la Tour Eiffel (Alexandre Gustave Eiffel).

L’émulation des réalisations techniques européennes et américaines conduit à une véritable «fièvre du fer» 44 en Amérique latine, notamment dans les villes les plus dynamiques, comme la ruée vers le caoutchouc (Iquitos, Manaus). Au Mexique, des «palais de fer» furent construits dans la capitale (1888-1891) et à Orizaba (Eiffel, 1891-1894).
Utilisation structurelle
La fonte n’est pas un bon matériau structurel pour la manipulation des moments de tension ou de flexion en raison de sa fragilité et de sa résistance à la traction relativement faible par rapport à l’acier et au fer forgé. Dans quelques cas, les ponts et les bâtiments construits en fonte ont échoué. La fonte a une bonne résistance à la compression et a été utilisée avec succès pour certains composants structurels dans de vieux ponts et bâtiments bien conçus. Le fer forgé en forme de flaques, qui a été introduit après la construction du pont de fer, était un bien meilleur matériau structurel. Le fer puddlé est devenu largement disponible après 1800 et est finalement devenu le matériau préféré pour les ponts, les rails, les navires et les bâtiments jusqu’à ce que de nouveaux processus de fabrication de l’acier ont été développés à la fin du 19ème siècle.

La fonte a été utilisée pendant des siècles et a été utilisée dans l’architecture dans la période pré-moderne; par exemple, le “Konark Sun Temple” indien du 13ème siècle utilisait des poutres de fer. C’est dans la Grande-Bretagne du XVIIIe siècle que les nouvelles méthodes de production ont d’abord permis de produire de la fonte à un prix suffisamment bas et en quantités suffisantes pour être régulièrement utilisées dans de grands projets de construction. Les nouvelles méthodes de production comprenaient l’utilisation d’air soufflé à moteur à vapeur, qui permettait d’obtenir des températures plus élevées dans les hauts fourneaux, ce qui permettait d’ajouter plus de calcaire à la charge de minerai de fer. Les températures plus élevées du four font que le laitier produit avec la chaux supplémentaire circule plus librement. Le calcium et le magnésium dans la chaux ont aidé à lier le soufre, ce qui a permis l’utilisation du coke comme combustible. Les températures plus élevées du four ont également augmenté la capacité du four.

L’un des premiers projets importants a été le pont de fer dans le Shropshire, une structure qui crée des précédents presque entièrement en fonte. Cependant, il était grossièrement sur-conçu, et les fabricants (principalement Abraham Darby) ont souffert financièrement en conséquence. La qualité du fer utilisé dans le pont n’est pas élevée et près de 80 fissures cassantes sont visibles dans la structure actuelle. Plus tard, des concepteurs et des ingénieurs, tels que Thomas Telford, améliorèrent la conception et la qualité du matériau dans les ponts (par exemple à Buildwas en amont de Coalbrookdale) et dans les aqueducs (comme le Pontcysyllte Aqueduct au nord du Pays de Galles).

Utilisation architecturale
La fonte a été utilisée pour la première fois dans la construction de pagodes à la dynastie Tang en Chine. Les textes écrits au IXe siècle par le moine bouddhiste japonais Ennin décrivent en détail les pagodes et les statues en fonte répandues en Chine à l’époque. La persécution du bouddhisme en Chine a conduit à la destruction de beaucoup de ces structures. Ditherington Flax Mill, construit en 1796, est considéré comme le premier bâtiment à charpente de fer au monde.

La maison du commissaire du Royal Naval Dockyard, aux Bermudes, conçue par Edward Holl et construite dans les années 1820, est considérée comme la première résidence qui a utilisé la fonte dans son cadre structurel. Dans les années 1850, le bon marché et la disponibilité de la fonte conduisirent James Bogardus de New York à préconiser et à concevoir des bâtiments en utilisant des composants en fonte. La fonte pourrait être moulée dans un large éventail de formes et de conceptions, permettant des façades élaborées qui étaient beaucoup moins chères que celles traditionnelles en pierre sculptée. Ces façades pourraient également être peintes d’un large éventail de couleurs. Beaucoup de ces bâtiments avaient des conceptions néoclassiques ou romanes élaborées. Principalement utilisé sur les bâtiments commerciaux et industriels, il en existe de nombreux exemples, en particulier dans les quartiers de SoHo et de Tribeca à New York et dans le centre-ouest de Louisville, au Kentucky. L’un des ensembles les plus intacts de l’Ouest américain peut être vu dans le quartier historique de Skidmore / Old Town, un lieu historique national à Portland, en Oregon. En Europe, les exemples les mieux conservés d’entrepôts victoriens en fonte peuvent être vus à Glasgow, en Écosse, une ville qui a connu une expansion énorme à la fin du 19ème siècle. Une autre structure en fonte de l’époque victorienne est le marché couvert à La Valette, Malte, qui a été construit entre 1859 et 1861.

Dans les vieilles villes du sud des États-Unis, l’utilisation de la fonte dans l’architecture était omniprésente à la fin des années 1800. La Nouvelle-Orléans et Richmond ont des exemples particulièrement concentrés et bien conservés de fonte, souvent sous la forme de porches élaborés. Dans le quartier français de la Nouvelle-Orléans, les portiques en fer à plusieurs étages surplombent des murs de maçonnerie, alors que les porches de Richmond dans les quartiers tels que Church Hill et Jackson Ward sont plus souvent des structures à un seul étage reposant sur des piliers de briques. De nombreuses fonderies dans les deux villes ont produit des motifs ornementaux et structuraux uniques en fer.

Les colonnes en fonte avaient l’avantage d’être minces, comparées aux colonnes de maçonnerie capables de supporter un poids similaire. Cela économisait de l’espace dans les usines et autres types de bâtiments, et permettait aux architectes des théâtres, des églises et des synagogues d’améliorer les lignes de vue lorsqu’ils supportaient les balcons.

La fonte est également devenue la structure de soutien standard dans la construction de serres, et ce type de conception a conduit au monumental Crystal Palace construit à Londres en 1851. Conçu par Joseph Paxton, la structure en verre et en fonte a été beaucoup imitée autour du monde.

À la fin du 19ème siècle, l’acier moderne a été développé, et il s’est avéré bien plus approprié que la fonte pour des buts structuraux et de soutien. La mode pour les façades en fonte a également disparu à cette époque. Beaucoup d’innovations de la période de fonte ont été reportées sur les nouveaux bâtiments à ossature d’acier et ont été essentielles au développement du gratte-ciel moderne.

Les échecs catastrophiques
La fonte a quelques avantages architecturaux, et quelques faiblesses. Il est fort en compression, mais faible en tension et en flexion. Sa résistance et sa rigidité se détériorent lorsqu’il est soumis à une forte chaleur, comme dans un incendie. Au début de la révolution industrielle, la fonte était souvent utilisée dans la construction des usines, en partie à cause de l’idée fausse que de telles structures seraient ignifugées. William Strutt a été le pionnier de cette innovation en construisant un certain nombre de bâtiments industriels à l’aide de supports en fonte. La fonte était assez forte pour supporter la machinerie lourde, mais elle était vulnérable aux incendies fréquents qui se produiraient dans ces usines. Il y avait aussi de nombreux effondrements de bâtiments causés par la rupture de poutres de fonte cassantes. Ceux-ci se produisaient souvent lorsque le côté inférieur de la poutre était en tension, souvent à cause de défauts tels que des trous de soufflage dans les poutres. De tels défauts internes étaient courants dans les grandes poutres.

La fonte était également largement utilisée dans la construction de ponts pour le nouveau système ferroviaire, avec parfois des résultats horribles, en particulier lorsque des poutres en fonte étaient utilisées à la place des arcs. La première utilisation fut au terminus Water Street du chemin de fer de Liverpool et Manchester en 1830 selon une conception de William Fairbairn, un modèle réussi qui fut démoli vers 1900 en raison de la préoccupation généralisée de la fonte sous les ponts sur le réseau ferroviaire en Grande-Bretagne. Robert Stephenson a construit un plus long pont sur la rivière Dee, en ajoutant par erreur des fermes en fer forgé pour renforcer la structure. Cela a conduit à la catastrophe du pont de Dee en 1847, qui a tué cinq personnes lorsque le pont s’est effondré.

Après la catastrophe, de tels ponts ont été démolis et la fonte a été remplacée par des poutres composites en fer forgé formées par des rivets, puis des poutres laminées en acier à la fin des années 1860 et 1870. La fonte continuait à être utilisée dans les chemins de fer sous les ponts, et il y avait un certain nombre de défaillances graves entraînant des pertes en vies humaines. L’accident le plus grave est survenu en 1879 lors de la catastrophe du pont Tay, lorsque la partie centrale du pont s’est effondrée dans un orage alors qu’un train express passait. Tout le train a été perdu avec plus de 75 passagers et membres d’équipage. Les parties les plus faibles du pont étaient des cosses en fonte tenant des tirants en place, et la fonte dans les nouveaux ponts était effectivement abandonnée après la catastrophe. La plupart des petites structures de poutres en fonte ont été démolies et remplacées après l’accident ferroviaire de Norwood Junction en 1891.

Ingénierie des ponts urbains
Entre le milieu du XIXe et le premier tiers du XXe siècle, une remarquable évolution technique se développe (avec une catastrophe spectaculaire – l’union du pont Tay, 1879) dans la construction de ponts de fer (Wheeling Suspension Bridge, 1849, Stadlauer Ostbahnbrücke 48 In Vienne, 1868-1870, Brooklyn Bridge à New York, 1870-1883, Pont Don Luis I à Porto, 1881-1886, Tower Bridge à Londres, 1886-1894, Pont suspendu à Bilbao, par Ferdinand Anodin 49 et Alberto del Palacio, 1887-1893, Pont Vierendeel à Avengelm, 1896-1902, Pont de Manhattan à New York, 1909, Pont Hercílio Luz à Florianópolis, 1922-1926, Golden Gate à San Francisco, 1933-1937), qui se poursuit jusqu’à aujourd’hui.

Les grandes étapes de l’architecture métallique: chronologie et œuvres remarquables

Les ponts
1777-1779: Iron Bridge ou Coalbrookdale Bridge, l’un des premiers ponts métalliques construits.
1801: Pont des Arts
1902: Pont Vierendeel et Pont Vierendeel par Arthur Vierendeel

La menuiserie
1811: Dôme de la Halle aux blés de François-Joseph Bélanger (aujourd’hui Bourse de Paris)
1826: Passage du Grand-Cerf
1834: Fermes du Musée National d’Histoire Naturelle de France, à Paris
1843-1850: Bibliothèque de Santa Genoveva de Henri Labrouste
1902: Église Notre-Dame-du-Travail, église dessinée par Jules Astruc, Paris

Les marchés
1837: poutre triangulaire de Camille Polonceau
1851: Station Saint-Lazare d’Eugène Flachat, lumière de 40 m
1851: Le Crystal Palace de Londres par Paxton
1878: Galerie des Machines (Exposition Universelle, Paris), première portique à 2 articulations d’Henry de Dion (aujourd’hui Hangar Y à Meudon, Gymnase Jean-Jaurè à Paris, Usine DMC après Bull et enfin Technopôle à Belfort), portée 35.60 m
1889: Galerie des machines de Paris de Victor Contamin, lumière de 115 m

Les assiettes
De 1840: Généralisation des plaques de fer à Paris: profil double-T

Les façades
Bâtiments en fonte en Angleterre et aux États-Unis
1847: L’usine James Bogardus à New York

Les pans de fer
1862: Projet de maison à pain de fer d’Eugène Viollet-le-Duc
1871: Moulin de l’usine Meunier à Noisiel par Jules Saulnier
Structure poteaux-dalles en acier (structure en acier) – Skyscraper
1879: Premier bâtiment Leiter par William Le Baron Jenney à Chicago

Gratte-ciel de l’école de Chicago
Propriété industrielle et grand magasin parisien
1905: La Samaritaine, par Frantz Jourdain
1905: Propriété de Parisien libéré, de Chedanne, 124 Rue Réaumur
1906: Grand bazar de la rue de Rennes

Panneaux de façade en acier
1939: Maison du Peuple de Clichy d’Eugène Beaudouin et Jean Prouvé
Tours de verre et d’acier de style international. Premier rideau
1949: Lake Shore Drive Apartments de Ludwig Mies van der Rohe à Chicago
1952: Lever House de Skidmore, Owings et Merrill à New York
1958: Caisse de réassurances, rue des Victoires de Paris par Jean Balladur
1960: Albert Tour, Édouard Albert, rue Croulebarde

Structures géodésiques
1953: premier dôme géodésique des usines Ford du Michigan par Richard Buckminster Fuller
1967: Biosphère de l’Exposition Universelle de Montréal (Expo 67) par Richard Buckminster Fuller
1985: La Géode de la Cité des Sciences et de l’Industrie, à La Villette, de 36 m de diamètre, construite par l’architecte Adrien Fainsilber et l’ingénieur Gérard Chamayou, et dont les faces triangulaires non planes sont des triangles sphériques réfléchissants.

Nappes en trois dimensions
1972: Stade Olympique de Munich par Frei Otto
Structures high-tech
1977: Centre national Georges-Pompidou pour l’art et la culture du piano et Rogers, à Paris, – tubes en acier avec étriers articulés avec tirants pour panneaux de nivellement associés à des cloisons mobiles, avec moulages de support sur poteaux en acier et pare-brise en forme d’accolades apparentes en forme de croix de San Andrés devant des murs-rideaux de verre.

Structures membranaires
2001: Eden Project de Nicholas Grimshaw & Partners, Saint Austell Cornouilles, Angleterre, serre écologique, deux biomes serre-bulles en membranes “papier” supportées par des structures en treillis d’acier qui forment une bulle entre elles (déformation contrôlée par ordinateur) .
Structures tubulaires
2002: Médiathèque de Sendai de Toyo Ito

Art Nouveau Structures
Tour Eiffel, Grand Palais, Petit Palais, passerelle Inéa …