ENGINS ET APPAREILS

DES GïlÀXDS TRAVAUX PUBLICS.

(OroafH) VI. - Classe 65.)

Par M. G. PII il

Planches XXX, XXXVIII, XXXIX, XL el XLI.

Comme l'ont rappelé divers ingénieurs et historiens dans leurs écrits antérieurs ou postérieurs à nos modernes expositions, les peuples, même à travers leurs préoccupations belliqueuses, leurs migrations et leurs commotions sociales, ont montré de tout temps un goût trés-prononcé pour les grands travaux publics, et les nations les plus anciennes ont, dans un degré plus ou moins élevé de civilisation, marqué leur passage par des édifices ou des monuments impérissables. Malheureusement la plupart des écrivains, tout en nous renseignant sur les principales particularités constitutives des remarquables ouvrages de l'antiquité, ne nous ont pas suffisamment initiés aux dclails, procédés el moyens d'exécution employés par les peuples qui nous ont précédés, pour l'édification des œuvre* monumentales qui devaient servir à attester leur puissance et leur grandeur.

Il n'en est pas moins incontestable qu à aucune époque la science des appareils de travaux et des engins mécaniques nécessaires pour leur bonne exécution ne s'est approchée de ce qui a été conçu et innové dans le cour» de ce dernier siècle. On doit même penser qu'en dehors de la force humaine el des moyens et procédés primitifs, les anciens n'ont mis en œuvre aucun engin ou appareil exceptionnel qui ne soit connu de nos jouis el qui ne se rallaclie aux groupes de forces statiques et de procédés mécaniques, qu'une application de plus en plus éclairée el intelligente des sciences exactes a si grandement développés. La meilleure preuve à l'appui de notre assertion résulte de ce fait incontestable, qu'autrefois les grands travaux étaient loin de s'improviser en quelque sorte, comme de nos jours, et qu'une fois commencés ils se continuaient et se transmettaient pour ainsi dire de génération en génération, comme un héritage de labeur légué aux familles.

Il n'est pas jusqu'à l'ancien empire chinois à qui l'on ne prêle le mérite d'avoir édifié de très-beaux travaux pour les voies de transport, soit grandes routes, canaux ou ports de mer; mais il est vraisemblable que tout en étant dirigés avec persévérance et génie, ces œuvres s'exécutaient avec la sage lenteur qui adielingué de tout temps les peuples orientaux de l'un elde l'autre hémisphère.

Sans chercher, à propos de l'Exposition universelle de 1867, dont noua allons noua occuper, à reproduire l'historique rétrospectif des grands travaux publics exécutés à travers les Tiges, nous devons, puisque nous avons mentionné les Chinois, dire aussi quelque* mots de l'Égypte, non pas que nous admirions outre

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mesure ses obélisques et pyramides, que nous considérons au contraire comme des ouvrages assez grossiers, toute réserve faite quant au but spécial qu'ils pouvaient avoir en vue soit comme monument» tumulaires, soit pour arrêter les mouvements et la dispersion des sables du désert; nous y voyons seulement de véritables difficultés vaincues quant au transport, A la manutention et au levage de ces blocs colosses do granit, dont l'extraction et le déplacement seront toujours un sujet d'élonnement. La tradition nous a bien rapporté que Jes Égyptiens tiraient un grand secours, pour leurs transports, de l'usage de véhicules roulants et de chariots perfectionnés et construits avec une grande solidité. Il est probable aussi que les câbles en poils de chameau, si résistants, dit-on, et les appareils en forme de chèvre jouaient un assez grand rôle dans la manutention et les manœuvres des gros blocs employés dans les constructions asiatiques; mais c'est aussi à de nombreuses multitudes et à une grande quantité et variété d'animaux de trait qu'il faut attribuer ces gigantesques déploiements de force, ces triomphes sur la matière qui ont permis de couvrir le sol primitif de l'Égypte de monuments publics, temples, obélisques, pyramides, levées des rivages du Nil, voies de communications et ouvrages divers, dont cette ancienne civilisation nous a laissé de nombreux vestiges et dont l'étude est si intéressante, en présence surtout de l'immense transformation d'un sol qui est aujourd'hui, à l'occasion du percement de l'isthme de Suez, le théâtre des plus grandes applications de l'art et de la science de l'ingénieur.

Nous mentionnerons enfin pour mémoire les ouvrages des Grecs et des Romais qui, eux aussi, avaient recours, pour leurs travaux nationaux, à de grandes multitudes et à l'emploi de voitures ou machines perfectionnées, qu'on appelait chez les latins plaustrum, et qui consistaient, nous apprend l'ingénieur Delaltre, en une espèce de char ou fourgon à deux et quelquefois quatre roues, disposé de façon à pouvoir transporter au besoin de lourds fardeaux. Les ouvrages si renommés des Romains ont d'ailleurs été singulièrement favorisés par l'usage de matériaux de faible dimension dont se composaient presque exclusivement les cirques, temples, ponts, aqueducs et autres édifices qui s'élevaient dans toute l'étendue des pays soumis a leur domination.

Les travaux des Grecs ne paraissaient pas comporter non plus l'emploi de matériaux de grand appareil, si l'on en juge du moins par la plus magnifique représentation moderne du style de celle époque, l'église de la Madeleine, à Paris, dont les colonnes, d'un effet pourtant si imposant, sont formées d'une infinité d'assises, en forme de pièces de damier, n'ayant guère plus de 30 centimètres de hauteur, de même que les bandeaux, corniches et entablements de ce majestueux édifice n'accusent l'emploi d'aucun bloc véritablement exceptionnel.

Comme ensemble et variété de gigantesques ouvrages d'utilité publique, la supériorité n'en est pas moins acquise aux Romains sur l'empire grec, dont le passage, en fait de grands travaux d'art, ne s'est manifesté, comme nous venons de le rappeler, que par certains monuments d'une architecture restée classique, et aussi par le souvenir attaché à la mémoire du célèbre ingénieur de Syracuse, Arcbimède, qui ne demandait qu'un point d'appui pour soulever le monde, et qui a été, on peut le dire, l'un des précurseurs de la s' ience mécanique de nos jours.

11 y a lieu de remarquer d'ailleurs que vers les temps antiques, les travdux proprement dits d'utilité publique n'occupaient qu'un rang secondaire dans l'esprit et les préoccupations de la puissance souveraine. La première part était faite aux monuments plus ou moins fastueux, destinés soit à l'usage des chefs des peuples, soit au service des cultes païens ou idolâtres de l'époque, soit enfin X la célébration des victoires et des hauts faits ou événement» nationaux. Les ou-

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\ rages ayant véritablement un caractère d'utilité publique ne venaient qu'en seconde ligne, et n'étaient souvent qu'un moyen ;babile de s'attacher les nations asservies.

De là vient que les premiers architectes, bien qu'ayant presque en tout pays le monopole de l'ensemble des travaux publics, qu'ils ont conservé, au moins en France, jusqu'au commencement du dix-huitième siècle, eurent surtout à ériger des édifices dans lesquels la partie décorative ou emblématique offrait un vaste champ à toutes les ressources de leur génie.

A ce sujet, arrêtons-nous un instant sur les théâtres des Romains.

Au rapport de Pline, la richesse et la magnificence de ces théAtres l'emporta de beaucoup sur celle des autres peuples de l'antiquité.

D'après cet auteur, le théâtre de Scaurus, gendre de Sylla, pouvait contenir quatre-vingt mille spectateurs. — La scène était ornée de 360 colonnes, disposées en trois étages. Celles de l'ordre inférieur avaient 38 pieds de hauteur; elles étaient en marbre. Le second ordre était de verre ; le troisième était de bois doré; 3,000 statues de bronze étaient placées dans les entre-colonnements. — Les tapisseries et les tableaux précieux qui l'ornaient, conlinue le même auteur, excitèrent l'admiration des Romains.

Curion voulant surpasser en somptuosité (ou plutôt en originalité} le théâtre de Scaurus, en fit construire deux en charpente, qui, adossés l'un à l'autre pendant la représentation 6cénique, sans en faire sortir les spectateurs, tournaient sur des pivots, de telle sorte qu'après une révolution prévue, ils w réunissaient de manière que, placés l'un devant l'autre, ils formaient un amphithéâtre à l'usage des gladiateurs.

Plutarque signale de son côté les théâtres (moins grandioses) de Mitilène el de Pompée. — Les anciens auteurs citent enfin comme un modèle le théâtre de Marcellus, fondé par Jules César, et dont la pureté des détails et la beauté d'exécution, comparées au Colisée élevé sous Titus, ont été données comme une preuve évidente delà supériorité de l'architecture au temps d'Auguste.

A une époque peu antérieure à celle où l'on construisait ces gigantesques édifices, un peu surfaits peut-être, on ignorait même l'art de faire les voûtes des ponts, et c'est aux Étrusques que, d'après tous les historiens spéciaux, on doit rapporter l'invention ou du moins le perfectionnement de l'arche. Les Romain» firent une grande application de cette découverte pour l'édification de leurs ponts et de leurs aqueducs, et c'est ce qui leur facilita, comme nous l'avons dit plus haut, 1 usage des pierres de petite dimension, qu'ils avaient, il est vrai, le talent d'unir par des ciments naturels pouvant acquérir une grande dureté, et qui dispensaient de l'emploi de grands engins de manutention.

Nous avons sous les yeux une notice d'un savant ingénieur en chef des ponts et chaussées, H. Aynard, qui renferme de précieuses indications au point de vue historique des progrès accomplis dans la construction des ponts, depuis la fameuse légende du premier tronc d'arbre jeté en travers du cours d'eau qu'un passant avait à franchir, jusqu'aux magnifiques ouvrages de nos jours. Ce n'est pas ici la place de ces détails, quelque intéressants qu'ils soient, mais ils nous serviront à compléter à grands traits notre esquisse, en nous mettant à même de rappeler qu'après la brillante période gallo-romaine, l'histoire est muette pendant quelques siècles en ce qui touche le progrès des travaux publics. Ce n'est guère qu'au huitième siècle, sous Charlemagnc, et depuis, à l époque des croisades, qu'il s'est produit un certain réveil pour l'amélioration des grandes voies de communication et des ouvrages d'art qu'elles comportaient; et bien souvent ce n'étaient ni des architectes ni des ingénieurs qui étaient les promoteurs de

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ces entreprises, mais de simples prêtres on religieux, comme nous l u appris l'épisode historique des Frères pontifes d'Avignon et autres moines dévoués, qui ont établi en leur temps de nombreux ouvrages sur le Rhône, la Durance, la Loire et autres rivières de France, et môme d'Allemagne et d'Angleterre. Aucun écrit ne parait d'ailleurs avoir conservé la tradition des procédés et appareils spéciaux des Frères du pont, et cette lacune nous empêche de donner à ce sujet le moindre renseignement positif.

Depuis les travaux accomplis par les Frères du pont et autres ingénieurs improvisés du onzième au quatorzième siècle, l'art de la construction et des appareils de travaux a constamment suivi une voie ascendante. Galilée fit, comme on sait, de grandes découvertes qui contribuèrent au progrès de la science de l'ingénieur. 11 réduisit, rappelle Delaltre, la statique à ce principe unique et universel, d'où découlent, comme autant de corollaires, toutes les propriétés des machines : « Il faut le même temps à une puissance pour enlever à une certaine hauteur un poids donné, de quelque manière qu'elle le fasse, soit qu'elle l'enlève d'un coup, soit que, le partageant en parties proportionnées à sa force} elle le fasse à plusieurs reprises. »

Tout l'avantage des machines, continue Delaltre, consiste en ce que par leur moyen on peut exécuter dans une seule opération ce que par l'application seule de la puissance, on n'aurait pu faire qu'à plusieurs reprises.

Elles nous mettent à portée de faire, en un temps plus long, avec de moindres forces, ce que des puissances plus grandes ou plus multipliées auraient exécuté plus promptement ; enfin, ce qu'on gagne dans l'épargne de la puissance on le perd du coté du temps et précisément dans le même rapport ; d'où l'on doit conclure, avec Galilée, que les machines les plus avantageuses sont toujours les plus simples, car plus une machine est compliquée, plus il y a d'effort perdu à surmonter les frottements. Il faut, dit Descartes, autant de forces, c'est-à-dire la même quantité d'efforts pour élever un poids à une hauteur que pour élever le double à une hauteur moindre de moitié. C'est encore à Descartes que nous devons une partie de nos découvertes sur les propriétés du mouvement. Il prend pour principe de toute la physique mécanique : t° Que le mouvement subsiste dans un corps avec la môme vitesse et la môme direction tant qu'aucun obstacle ne le détruit point ou ne change point cette vitesse et cette direction; 2° Que tout mouvement ne se fait de sa nature qu'en ligne droite; de sorte qu'un corps ne se meut dans une ligne courbe que parce que sa direction est continuellement changée par quelque obstacle, sans lequel il s'échapperait par la tangente au point où cet obstacle cesserait.

L'une des premières et des plus sérieuses applications des forces et des engins mécaniques aux grands travaux publics est celle qui a été faite au pont do Neuilly, à la fin du dix-huitième siècle, par le célèbre ingénieur Perronet, qui donna un si vif reflet au corps des ponts et chaussées nouvellement créé en France, vers 1715, par le duc d'Orléans, alors régent, dans le but de satisfaire la nation par un grand développement de travaux publics.

Dans un autre ordre de travaux, nous aurions d'intéressants détails historiques à relater, au sujet de l'application gigantesque de la science des forces et du mouvement qui a été faite en t83(i, par le célèbre ingénieur de la marine Lebas, pour l'érection de l'obélisque de Louqsor sur la place de la Concorde, à Paris, au moyen d'un système très-ingénieux de mouffles et de cabestans; mais nous craindrions de donner un trop grand développement à cet exposé préliminaire, que nos lecteurs trouveront peut-être déj;'i bien étendu.

Nous aurons seulement à mentionner dans le cours de notre article quelques indication? comparatives sur les principaux appareils anciennement employés

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dans les grands travaux publics proprement dits, et notamment au pont de Neuillv, dont nous venons de parler. Pour Iq moment, nous nous résumerons en rappelant, d'après divers auteurs et d'après la plus simple appréciation, que dès les premiers temps la mécanique ne fut qu'un art pratique, dont le progrès s'est étendu à mesure que les besoins de l'homme se sont multipliés. — Le levier a été la première puissance mise en usage. — Le treuil, la poulie, le plan incliné, le coin, la vis dérivent de cette première puissance et en constituent des combinaisons tellement essentielles, au point de vue de l'appareillage des grands travaux publics, qu'il nous parait iudispensable, pour établir un point de départ, de reproduire les formules de ces forces premières, qui se trouvent exprimées par de simples définitions purement élémentaires de statique, jîonf nous devons nous borner à présenter un résumé très-succinct, sauf «à laisser à nos lecteurs le soin d'en tirer les déductions nécessaires, en recourant, s'il y a lieu, aux développements originaux.

Levier. — Les principaux auteurs sonj d'accord pour établir que le» conditions d'équilibre dans le levier, sont : 1° Que les deux forces, et le point d'appui étant dans un même plan, les intensités, agissant dans un sens inverse, sont entre elles dans le rapport des bras de levier aux extrémités desquels elles sont appliquées; 2° Que lorsque plusieurs leviers sont combinés entre eux pour transmettre une force donnée, on a toujours pour l'état d'équilibre « le produit de la puis- « sance par tousses bras de levier, égale au produit de la résistance par tousses « bras de levier. »

On sait que le principe initial de la force du levier a été découvert par Archimède. Uue d'honneurs n'aurait pas manqué d'obtenir un pareil génie, si de brillantes fêtes industrielles, analogues à nos expositions, eussent été alors à l'ordre du jour !

Treuil. — Cet appareil, qui est l'un des engins les plus généralement employés dans la pratique des grands travaux, et qui n'est autre chose que l'application de un ou plusieurs bras de levier à un cylindre, sur lequel s'enroule une corde ou une chaîne, remplit la condition d'équilibre « lorsque le rapport entre « la puissance et la résistance est égal au rapport du rayon du rouleau ou cy- « lindre formant le treuil, au bras de levier de la puissance. » ^Delacnay)

Pour les treuils à engrenages, les conditions d'équilibre ne sont pas modifiées, et l'on peut poser en principe que « la puissance est à la résistance comme le « produit des rayons des pignons est à celui des rayons des roues. » (Vergnaud.)

Dans le treuil différentiel (cylindre en deux parties concentriques de rayon différent, sur lesquelles s'enroulent en sens contraire les deux portions d'une corde fixée à ses deux extrémités, et dont les deux brins parallèles soutiennent une poulie mobile à laquelle est suspendu le fardeau) « le rapport entre la résistance * et la puissance est égal à celui du rayon de la manivelle, divisé par la demi- « différence des rayons des rouleaux ou cylindres des treuils. »

Le cabestan, employé surtout dans les travaux de la marine, n'est qu'une application bien connue du treuil.

Poulit-s. — Dans l'état d'équilibre ou de mouvement uniforme de la poulie fixe, la force de traction est égale au poids du corps qui lui fait résistance (abstraction faite des frottements et du poids de la corde que l'on néglige dans ce cas}. La pression sur l'axe de la poulie est à la force qui tend le cordon comme la sous-tendante de l'arc embrassé par la corde est au rayon du disque de la poulie. (Poixsot, Endrès, etc.)

Dans la pou/te mobile, la puissance est à la résistance comme le rayon de la poulie est à la sous-tendante de l'arc embrassé parla corde.

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