Né d’une idée de l’homme politique français Édouard René de Laboulaye en 1965, comme cadeau de la France aux États-Unis, conçu en France à partir de 1875, puis transporté et assemblé à New York en 1886, la Statue de la Liberté existe toujours aujourd’hui monument emblématique de l’Amérique moderne. D’une hauteur totale d’env. 93 mbase incluse, la figurine se distingue par 46 m sur Liberty Islanddans la baie de New York face à Manhattan, alliant l’art sculptural de Frédéric Auguste Bartholdi avec la conception structurelle de Gustave Eiffel. Son nom officiel, au complet, est Une liberté qui illumine le monde et représente les concepts de liberté, de démocratie et de victoire sur l’oppression. Au-delà des significations symboliques, le système structurel, bien que visible uniquement de l’intérieur de la statue, constituait pour l’époque un exemple important d’optimisation technologique de la forme et des matériaux utilisés.
Le système technologique de la Statue de la Liberté
Dans son ensemble, le système structurel de la Statue de la Liberté est divisée en trois éléments fondamentaux :
- La « peau » extérieure ;
- La structure de connexion interne-externe ;
- La structure de support principale interne.
Eiffel a conçu un système structurel simple et efficace : un structure centrale en treillis de fer qui agit comme un noyau de support. Cette structure n’est pas un corps monolithique rigide, mais un système ferme spatiale optimisé pour résister aux charges gravitationnelles et, surtout, aux forces latérales du vent. En fait, la statue n’a pas d’autres fonctions particulières que celle de supporter son propre poids et d’être stable face aux pressions produites par les courants d’air qui la traversent.
Les critères de conception du géant new-yorkais
Située dans un environnement marin exposé, la statue expérimente les actions du vent comme un naviguer de proportions énormes. La stabilité contre un éventuel renversement est garantie par un système d’ancrage profondément dans la base de béton et de granit. Le poids de la statue (environ 225 tonnes) contribue à la stabilité globale, mais ne suffit pas à la contrecarrer complètement. Pour cette raison, le système d’ancrage mécanique surmonte ce problème, en renvoyant le tout au solide bloc de fondation inférieur. Néanmoins, la structure doit garantir des excursions limitées en raison deaction du ventet c’est pour cette raison que le noyau porteur interne est optimisé, dans la forme et les matériaux utilisés, grâce au schéma réticulaire interne. Actuellement, le fluctuations estimées de la statue en présence de vents violents sont de l’ordre de 10 cm au sommet.
La ferme
Une façon simplifiée de comprendre le mécanisme de fonctionnement du squelette de la Statue de la Liberté est de l’imaginer comme un étagère tournée verticalement. Cet objet, coincé dans sa position de base, garantit un maintien, par rigidité et résistance, aussi bien pour les actions verticales (c’est-à-dire son propre poids et celui du revêtement) que pour les actions horizontales (comme le vent). Cependant, cette « étagère », plutôt que d’être conçue comme un corps monolithique continu, est décomposée et remodulée en plusieurs morceaux à travers une ferme réticulaire, c’est-à-dire un jeu de tiges interconnectées ce qui garantit le transfert correct des contraintes du sommet vers les fondations. De cette façon, le matériel de projet utilisé est optimisé pour la géométrie spécifique du boîtier : ce qui signifie créer la même structure en utilisant beaucoup moins de matière tout en gardant les conditions du projet inchangées. La structure principale réticulaire – c’est-à-dire le corps central qui fait office de tablette verticale – est flanquée d’une série de structures réticulaires secondaires qui permettent de mieux façonner les espaces internes et de créer les autres parties de la statue, comme le bras et la torche.
Les connexions boulonnées
Le système de connexion est de type cloué: ce type d’assemblage peut être considéré comme un ancêtre des solutions boulonnées les plus actuelles. Le clouage a eu lieu en insérant les clous dans les trous préparés, préalablement pratiqués dans les éléments métalliques à relier. Une fois positionnés, ceux-ci sont venus réitérerou riveté dans le sens de la longueurafin d’obtenir deux éléments saillants aux extrémités du trou qui, unis à la tige, remplissaient une fonction similaire à celle de l’écrou et de la tête dans un raccord boulonné. Ce type de liaison entre tiges, très répandu et réalisé à l’aide de nombreux clous, garantit encore une déformabilité suffisante aux tiges, de manière à permettre des mouvements modestes de la structure pendant la phase d’exploitation. Cette condition de conception est fondamentale puisque la structure – grâce à ces petits mouvements – peut s’adapter à conditions de température extérieureen évitant l’apparition d’états de haute tension qui pourraient compromettre sa stabilité et générer des crises locales dans la résistance du matériau.
Le revêtement en cuivre
Le revêtementqui joue le rôle de structure secondaire de la statue, est en cuivre. Au fil du temps, en raison de l’oxydation, le matériau a développé une patine caractéristique qui recouvre les couches superficielles, cachant la couleur réelle de la façade qui apparaît aujourd’hui. vert d’eau précisément à cause de la présence de cette couche d’oxyde. À lui seul, le panneau de cuivre générique possède son propre capacité portantedevant résister aux pressions du vent qui poussent ou aspirent localement. Ce système de panneaux, convenablement modulé et façonné pour faciliter l’assemblage sur place et la modélisation de la sculpture dans son intégralité, est largement relié aux structures métalliques principales et secondaires.
Le revêtement en cuivre ne s’est cependant pas révélé être un choix très heureux : la présence d’éléments internes en fer et un environnement marin humide et salé ont en effet créé les conditions idéales pour la naissance d’un problème de corrosion galvanique. L’absence de protection appropriée ou d’isolation adéquate entre les deux métaux a conduit à l’affaiblissement progressif des tiges internes et des connexions clouées, rendant nécessaire une importante intervention de restauration entre 1984 et 1986. La solution mise en œuvre a souligné le remplacement des barres de fer avec des éléments en acier inoxydable et l’insertion de matériau isolant entre le cuivre et l’acier afin d’éviter l’apparition de nouveaux couples galvaniques.