Eduardo Torroja : L'homme qui a rendu le béton mince

Le marché d'Algésiras, achevé en 1935, est recouvert d'une coupole en béton de neuf centimètres d'épaisseur couvrant une portée de 47,62 mètres et reposant sur huit colonnes élancées. C'est un rapport entre épaisseur et portée d'environ un pour cinq cents — proportionnellement beaucoup plus fin qu'une coquille d'œuf, avec un matériau que la plupart des gens associent à la masse et au poids. Eduardo Torroja l'a construit avant que quiconque puisse calculer de manière fiable s'il tiendrait debout. Il a plutôt testé un modèle.

Une famille de mathématiciens

Torroja est né à Madrid le 27 août 1899 dans un foyer où ce genre de chose était normal. Son père, Eduardo Torroja Caballé, était architecte et mathématicien, professeur à Valence et à Madrid et membre de l'Académie royale des sciences exactes, physiques et naturelles. Ses trois frères sont tous devenus illustres : un ingénieur civil et astronome, un ingénieur des mines devenu recteur de l'Université de Barcelone, et un docteur en physique qui a dirigé un institut national de recherche.

Il est entré à l'École d'ingénieurs civils de Madrid — fondée en 1802 sur le modèle de l'École des Ponts et Chaussées de Paris — en 1917 et en est sorti diplômé en 1923. En 1926, il a épousé Carmen Cavanillas Prosper et a rejoint l'entreprise de construction Hidrocivil sous la direction de l'ingénieur José Eugenio Ribera.

Apprendre le béton sur les aqueducs et les ponts

Ses premiers travaux concernaient des infrastructures, et ils étaient déjà inhabituels. L'aqueduc de Tempul près de Jerez de la Frontera, datant de 1927, utilisait du béton armé mince et des poutres précontraintes. Pour le pont San Telmo à Séville, il a fondé les piles sur des coques hyperboliques concentriques en brique. Nommé en 1927 au comité technique du nouveau campus universitaire de Madrid, il a fourni les structures pour trois viaducs, une station de tramway, les facultés des sciences, de médecine et de pharmacie, le dortoir, la centrale électrique et l'hôpital.

Puis, entre 1935 et 1936, sont arrivés trois bâtiments qui ont fait sa réputation internationale.

La coque

Une coque en béton fonctionne selon le principe d'une coquille d'œuf. Si une surface est courbée de la bonne manière, les charges appliquées voyagent à travers la surface elle-même, sous forme de compression et de tension dans son plan, plutôt que de la faire plier. La flexion est ce qui oblige une structure à être épaisse — une poutre a besoin de profondeur pour y résister. Éliminez la flexion du problème et le matériau peut devenir étonnamment mince, car le béton est très performant pour supporter la compression et n'a presque pas besoin de masse pour le faire. Tout l'art réside dans le choix d'une géométrie qui maintient les forces dans la surface.

Torroja était l'un des plus grands praticiens de cet art. Le marché d'Algésiras (1935) est une coque sphérique de neuf centimètres d'épaisseur sur un diamètre de 47,62 mètres reposant sur huit colonnes périmétriques. Le fronton Recoletos à Madrid (1936) recouvrait une portée de 55 mètres entre ses murs avec deux cylindres intersectés formant une coque de huit centimètres d'épaisseur. La tribune de l'hippodrome de la Zarzuela (1935) est la plus élégante des trois : une suite d'hyperboles horizontales en porte-à-faux de 12,80 mètres au-dessus des spectateurs, s'affinant à cinq centimètres au bord libre, là où les forces sont les moins importantes. Rien dans ces toits n'est décoratif. Chacun a la forme que les forces réclamaient.

Des travaux ultérieurs ont élargi la gamme : ponts mixtes acier-béton vers 1940 ; le viaduc de Martín Gil en 1941, dont l'arc central de 209 mètres a détenu le record du monde pendant des années ; des coques en brique armée à double courbure à l'église de Pont de Suert en 1954 ; et le château d'eau de Fedala au Maroc en 1956, un hyperboloïde parabolique vertical dont il a caché les ancrages de précontrainte à l'intérieur de la structure pour garder l'extérieur lisse.

Des modèles plutôt que des mathématiques

La raison pour laquelle Torroja a pu construire ces structures quand d'autres ne le pouvaient pas est méthodologique, et c'est ce qu'il y a de plus instructif chez lui. Dans les années 1930, les mathématiques des coques à double courbure étaient pratiquement insolubles à la main. Il a donc fondé cette décennie-là une entreprise, Investigaciones de la Construcción, pour construire des modèles structurels à l'échelle d'un dixième et les charger jusqu'à la rupture.

C'est l'expérimentation qui remplace l'analyse. Cela lui a permis de concevoir des formes dont il comprenait physiquement le comportement mais ne pouvait pas encore le transcrire, et c'est pourquoi le Laboratoire central d'essais des matériaux de construction, qu'il a également dirigé, est devenu la référence européenne pour l'analyse structurelle par modèles réduits. Son livre Philosophie des structures (1958) est le même instinct en prose : une explication de la manière dont les structures se comportent réellement, en termes de matériaux et de méthodes de construction, délibérément sans recours au calcul mathématique, et contenant un chapitre sur l'esthétique structurelle. Il a été traduit en anglais, français, allemand, italien et japonais. Son point de vue était que chaque matériau a sa propre personnalité spécifique et qu'une structure doit refléter la personnalité de son concepteur ; ses valeurs de travail étaient la fonctionnalité, la véracité structurelle et la simplicité formelle.

L'institut

Torroja a construit des institutions avec la même énergie qu'il a construite des toits. En 1934, il a cofondé l'Instituto Técnico de la Construcción y Edificación, le premier organisme privé espagnol consacré à l'étude, à la promotion et à la publication de recherches sur la construction ; en 1935, la revue Hormigón y Acero ; en 1948 Informes de la Construcción, qui a publié Saarinen, Nervi et Le Corbusier. À partir de 1939, il a enseigné l'ingénierie structurelle dans son ancienne école à Madrid, et après 1946, il a dirigé l'institut devenu l'Institut des sciences de la construction Eduardo Torroja.

À l'échelle internationale, il était partout : président de la RILEM à partir de 1945, successeur d'Eugène Freyssinet à la présidence de la Fédération Internationale de la Précontrainte en 1958, actif au sein du Comité Européen du Béton, et en 1959 cofondateur et premier président de l'Association Internationale des Voiles Minces (IASS) — tout cela fait délibérément pour ramener une Espagne isolée vers le monde technique européen.

Pourquoi Eduardo est qualifié de génie

Le terme est utilisé officiellement à son sujet : son propre institut intitule son projet historique Eduardo Torroja : Vida, Obra y Legado de un genio — la vie, l'œuvre et l'héritage d'un génie. La qualité spécifique est l'intuition structurelle, c'est-à-dire la capacité de voir comment les forces voyageront à travers une forme avant même qu'un calcul ne soit effectué, et de choisir la forme en conséquence. Algésiras et la Zarzuela ne sont pas des solutions astucieuses à des problèmes donnés ; ce sont des démonstrations que la forme correcte fait presque disparaître le problème. Il est classiquement classé avec Robert Maillart, Eugène Freyssinet et Pier Luigi Nervi comme l'un des quatre ingénieurs ayant le plus façonné le béton du XXe siècle, et contrairement à la plupart de ses pairs, il a également créé les institutions de recherche, les revues et les organes internationaux par lesquels le savoir s'est diffusé.

Le contre-argument mérite d'être énoncé. La méthode de Torroja était franchement empirique : il construisait des coques qu'il ne pouvait pas calculer et les prouvait en brisant des modèles, ce qui est une superbe virtuosité d'ingénierie mais, en soi, pas une théorie. Les fondements analytiques de la conception des coques ont été largement fournis par d'autres, et une fois que les ordinateurs ont rendu les mathématiques accessibles, la mystique a reflué. Sa forme emblématique a également perdu son argument économique — les coques minces exigent un coffrage en bois complexe et une main-d'œuvre qualifiée énorme, et comme les salaires ont augmenté dans la seconde moitié du siècle, elles ont été exclues de la construction ordinaire, ce qui explique pourquoi ses bâtiments ressemblent à des miracles et ne sont presque jamais imités. Et ses années institutionnelles les plus productives, de 1939 jusqu'à sa mort, ont été passées au sein de l'Espagne de Franco, en occupant des fonctions d'État et en recevant des honneurs officiels ; son succès à reconnecter l'ingénierie espagnole à l'Europe est réel, mais il a été accompli de l'intérieur d'un régime, non contre lui.

Héritage

Torroja est décédé le 15 juin 1961 à l'institut, à l'âge de soixante et un ans, après avoir laissé à ses collègues une lettre d'adieu suggérant qu'il savait que la fin approchait. Cette année-là, la couverture de la revue de l'IASS portait trois mots : Eduardo Torroja, fondateur. Il avait écrit plus de 170 articles et monographies et détenait des doctorats honoris causa de Zurich, Toulouse, Buenos Aires, Liège et de l'Université catholique du Chili ; le titre de Marquis de Torroja lui a été décerné à titre posthume. L'institut qu'il a dirigé est aujourd'hui l'Institut des sciences de la construction Eduardo Torroja. La tribune de la Zarzuela se penche toujours sur l'hippodrome avec cinq centimètres de béton.