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Architecture

Ponts en arc romain: quel poids peuvent-ils supporter?

Ponts en arc romain: quel poids peuvent-ils supporter?


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Au cœur de l'Empire romain se trouvaient leurs prouesses d'ingénierie, et le plus notable de toutes leurs avancées en matière d'infrastructure était l'arc romain.

Le pont en arc et les structures voûtées ont permis aux Romains de construire des bâtiments avec un rapport entre les ouvertures de mur et la hauteur bien plus élevé que jamais auparavant. La preuve d'une telle architecture se trouve non seulement dans le Colisée romain, mais aussi dans le labyrinthe de catacombes voûtées qui se trouvent sous la Rome historique. En se concentrant sur le pont en arc, c'était une technologie jamais vue auparavant, une technologie qui permettait aux bateaux de passer sous les allées et les routes et qui permettait à la célèbre série d'aqueducs surélevés de Roman.

Pourquoi le pont en arc était-il si crucial pour l'empire romain et quelles propriétés structurelles de l'arc ont-elles permis à l'architecture romaine de survivre relativement intacte même à l'époque moderne?

Un pont en arc était, et est, si révolutionnaire dans la conception structurelle, car les éléments fonctionnent presque entièrement en compression. En raison de la répartition des charges mortes et vives sur les arcs, les contraintes sont toujours traduites en compression, ce qui permet d'utiliser efficacement des matériaux tels que la roche ou le béton non armé. Si vous connaissez la résistance des matériaux du béton et de la roche, vous savez probablement qu’aucune des deux ne fonctionne pratiquement en traction. De nos jours, les poutres en béton sont renforcées avec des barres d’armature pour permettre la charge de tension, mais les Romains n’avaient pas cette capacité.

Au fur et à mesure que le rayon de courbure d'un arc augmente, il commence à se comporter un peu plus comme une poutre, par conséquent de faibles forces de compression ou de tension commencent à apparaître sur la face inférieure de l'arc. On estime que le Panthéon, qui est toujours le plus grand dôme en béton non armé existant, était la plus grande structure en dôme que les Romains auraient pu construire sans s'effondrer.

Examiner la charge qu'un pont en arc peut supporter est un peu délicat. Étant donné que tous les composants d'une arche fonctionnent en charge de compression, les valeurs de charge maximales d'un arc donné sont essentiellement équivalentes au point de cisaillement de tout matériau. Le granit, par exemple, serait un matériau de construction d'arche bien meilleur que le grès. Même encore, la capacité des arcs à supporter la charge dépasse de loin tout autre élément structurel, même ceux d'aujourd'hui.

Une arche bien construite à partir de la pierre n'a même pas besoin de mortier pour relier les pièces, mais les forces de frottement de la compression maintiennent la structure stable. Plutôt que de passer des heures à déterminer la charge maximale d'une arche construite à partir d'une pierre donnée, nous allons nous contenter d'une valeur de chargement maximale d'un très grand nombre. Pour les Romains, et même les ingénieurs d’aujourd’hui, unsolide La limite d'élasticité de la structure en arc est bien au-delà des charges réalistes que la structure verrait jamais.

Ces mêmes principes qui ont rendu l'arc si fort les ont également fait durer si longtemps. Lorsqu'une structure créée à partir d'arcs subit une série de charges créant de faibles contraintes et déformations du matériau, la fatigue observée dans l'arche au fil du temps est très minime, voire nulle. Étant donné que les limites d'élasticité de l'arche sont bien au-delà des valeurs de chargement pratiques, elles ont tendance à durer jusqu'à ce que la roche ou la structure soit altérée. À son tour, très longtemps.

Les Romains ont utilisé du béton pour construire nombre de leurs structures, comme le Colisée, qui est connu pour être environ 10 fois plus faible que le béton moderne. Cependant, alors que le béton était plus faible, il était beaucoup plus résistant aux intempéries que le béton moderne en raison de l'abondance de cendres volcaniques utilisées dans sa construction. Grâce à ces capacités de vieillissement accrues et à la force des structures en arc solide, l'architecture et les bâtiments romains sont toujours présents aujourd'hui, dans presque toute leur beauté d'origine.

Sources:Smithsonian,Hesston,Comment ça marche

Cet article a été publié dans Club à manches courtes et cravate.


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