330 mètres. C’est la hauteur officielle de la Tour Eiffel, antennes comprises. Un chiffre gravé dans les mémoires, appris à l’école, cité à l’envi. Mais ce chiffre est faux, au moins une partie de l’année. En plein été parisien, la Dame de fer mesure sensiblement plus. En janvier, un peu moins. Et par une belle journée ensoleillée, elle penche même légèrement, d’un côté puis de l’autre, à mesure que les heures passent.

Sommaire

1. La physique que Gustave Eiffel avait déjà prévue
2. Le sommet qui dessine un cercle au fil du soleil
3. Solidité sans faille, malgré 136 ans de contorsions thermiques

La physique que Gustave Eiffel avait déjà prévue

La Tour Eiffel mesure 330 m aujourd’hui, antennes comprises. Mais ce chiffre varie selon la saison : par forte chaleur, au-delà de 30°C, la structure gagne jusqu’à 20 cm en hauteur. En hiver, elle en perd environ 10. Trente centimètres d’écart entre le creux de janvier et le pic d’une canicule. Pas grand-chose à l’échelle d’un monument de trois cents mètres, mais suffisant pour rappeler que rien n’est vraiment immobile.

Le mécanisme derrière tout ça s’appelle la dilatation thermique. Quand un métal chauffe, ses atomes s’agitent davantage. Cette agitation augmente les distances entre eux, ce qui fait grossir le matériau dans toutes les directions. Ce n’est pas propre à la Tour Eiffel : c’est une propriété physique commune à tous les métaux, et à la plupart des matériaux solides. Ce que la Tour Eiffel rend visible à grande échelle, votre casserole sur le feu le fait aussi, juste à une échelle imperceptible à l’œil nu.

Comme tout métal, le fer puddlé de sa structure a la particularité d’être sensible aux variations thermiques : il réagit aux températures élevées en été et aux températures basses voire négatives l’hiver. Ce matériau, produit en grande quantité et maîtrisé depuis des siècles, avait les faveurs de Gustave Eiffel, qui avait une confiance absolue dans le fer : nombre de ses constructions antérieures étaient faites avec ce matériau, comme le viaduc Maria Pia à Porto ou encore la passerelle Eiffel à Bordeaux. Son coefficient de dilatation n’était pas un bug de conception, c’était une donnée intégrée dès le départ. Ce phénomène était anticipé dès la conception de la Tour Eiffel et se produit chaque année sans exception depuis 1889.

Les rails de chemin de fer sont posés avec de petits espaces entre les sections précisément pour absorber cette dilatation thermique. La Tour Eiffel, elle, gère la chose différemment : les ingénieurs d’Eiffel avaient conçu les assemblages pour absorber ces mouvements. Les milliers de rivets et les jonctions entre éléments métalliques tolèrent ces variations de façon continue.

Le sommet qui dessine un cercle au fil du soleil

La dilatation verticale n’est que la moitié du phénomène. L’autre moitié est peut-être encore plus surprenante. La dilatation va provoquer une légère inclinaison de la Tour vers le côté opposé au soleil. Le soleil ne « tape » que sur l’une des 4 faces de la Tour, créant ainsi un déséquilibre avec les 3 autres faces qui restent stables, faisant pencher la Tour Eiffel.

« Ce qui se passe, c’est qu’il y a une face qui est exposée au soleil, tandis que l’autre côté est à l’ombre. La partie qui est vers le soleil se dilate davantage, donc la tour se tord », explique l’historien et architecte Bertrand Lemoine. Ce mouvement lui donne une certaine vie : « Elle va se courber légèrement, comme si elle voulait s’éloigner du soleil. » Une métaphore presque poétique pour un phénomène purement mécanique.

Et puisque le soleil se déplace d’est en ouest au fil de la journée, la face exposée change en permanence. Avec la progression du soleil dans le ciel, le sommet de la Tour peut décrire en une journée ensoleillée une courbe plus ou moins circulaire d’environ 15 centimètres de diamètre. Le sommet trace donc silencieusement un petit cercle dans l’air parisien, invisible aux touristes en bas, enregistré par les capteurs installés sur la structure. Des capteurs ont d’ailleurs été installés sur le monument pour surveiller en temps réel ces minuscules variations.

Un détail à ne pas confondre : ce déplacement latéral du sommet, que les physiciens mesurent et que les médias citent le plus souvent, ne doit pas être confondu avec l’allongement vertical de la structure lié à la hausse des températures saisonnières. Deux phénomènes distincts, deux manières différentes pour la Tour de bouger.

Solidité sans faille, malgré 136 ans de contorsions thermiques

La Tour a traversé des canicules, des hivers rigoureux, deux guerres mondiales, sans que sa solidité ne soit jamais remise en question. Ces changements d’états sont naturels et infimes, n’impactent aucunement la robustesse de l’ouvrage, et sont absolument indétectables pour les visiteurs ou observateurs. Ce qui dérange parfois davantage, c’est le vent : les vents violents ont tendance à la faire vaciller ou vibrer quelque peu, sans danger pour sa structure. Grâce aux ingénieurs de l’entreprise Eiffel, qui avaient 20 années d’expérience dans la conception de viaducs métalliques, la Tour a été dessinée pour laisser le moins de prise aux vents possible.

La vraie question que ce phénomène soulève aujourd’hui concerne moins la Tour elle-même que les autres. Si les étés deviennent plus chauds et plus longs, les épisodes de dilatation thermique seront plus fréquents et potentiellement plus intenses. La Tour Eiffel elle-même ne risque rien : sa structure a été pensée pour encaisser ces variations. D’autres infrastructures, plus anciennes ou moins bien conçues, sont en revanche vulnérables. L’exemple du pont DuSable à Chicago en 2018 l’illustre concrètement : lors d’une vague de chaleur, les joints en acier du pont, gonflés par la température, ne permettaient plus à la structure de s’ouvrir pour laisser passer les bateaux. Le mécanisme était bloqué par sa propre dilatation.

La Tour Eiffel, construite à l’ère industrielle avec des matériaux rudimentaires mais une ingénierie précise, résiste mieux aux extrêmes thermiques que beaucoup de ponts ou de bâtiments érigés un siècle plus tard. En tenant compte des températures à Paris, qui varient entre -20 °C et plus de 40 °C, et du fait que le fer de la tour peut atteindre 60 à 70 °C lorsqu’il est exposé directement au soleil, une poutre de 300 m pourrait théoriquement se dilater de 36 cm avec une différence de température de 100 °C. La structure réelle ne varie que de la moitié de cette valeur théorique, preuve que les 18 038 pièces et les 2,5 millions de rivets qui la composent amortissent le phénomène avec une efficacité que même ses concepteurs n’auraient peut-être pas entièrement prévue.

Sources : easyvoyage.com | europe1.fr