Qu'est-ce qui pourrait être mieux?Pexels Depuis l'ouverture à la circulation du Golden Gate Bridge le 27 mai 1937, il est devenu un symbole emblématique du paysage américain.
En 1870, les gens avaient réalisé la nécessité de construire un pont enjambant le détroit du Golden Gate pour relier la ville de San Francisco au comté de Marin. Cependant, il a fallu un autre demi-siècle avant que l'ingénieur en structure Joseph Strauss ne soumette sa proposition de pont. Les plans ont évolué et le projet final a été approuvé en tant que pont suspendu qui a fini par prendre plus de quatre ans pour construire .
Lorsque le Golden Gate Bridge a été érigé, il s'agissait de la plus longue travée de pont suspendu au monde - des câbles soutiennent la chaussée entre deux tours, sans aucun support intermédiaire. Et le cadre présentait un certain nombre de défis inhérents. Cela a coûté environ 37 millions de dollars américains à l'époque; construire la même structure aujourd'hui coûterait environ un milliard de dollars. Alors, comment le design a-t-il résisté au cours des 80 dernières années - et ferions-nous les choses différemment si nous partions de zéro aujourd'hui ? 
Schéma d'un pont suspendu. Les câbles de support rouges transfèrent les forces des câbles de suspension noirs aux tours et ancrages bleus.Conversation
Le pont suspendu le plus long du monde
Le Golden Gate Bridge est un pont suspendu, ce qui signifie qu'il repose sur des câbles et des bretelles sous tension ainsi que sur des tours sous compression pour traverser une longue distance sans aucun support intermédiaire. Le tablier de la chaussée est suspendu à des bretelles verticales qui se connectent aux deux câbles principaux qui relient les tours et les ancrages à l'extrémité. Les bretelles transfèrent les forces véhiculaires et le poids propre aux câbles de support qui sont ancrés aux tours et au sol solide. 
Un simple pont suspendu tissé.Aventures de Rutahsa
le premiers ponts de ce type probablement relié deux falaises avec des cordes souples pour traverser une vallée ou une rivière. Il y a des centaines d'années, ces cordes étaient faites de fibres végétales ; les chaînes de fer sont venues plus tard. Le pont de Brooklyn à New York, inauguré en 1883, a été le premier à utiliser des câbles en acier, qui sont ensuite devenus la norme.
Les tours ont probablement commencé comme un simple rocher de chaque côté d'une vallée; finalement, les ingénieurs ont utilisé des piliers massifs en pierre ou en acier. Le Golden Gate Bridge, par exemple, est soutenu par une culée à chaque extrémité et les deux tours, qui sont placées sur des fondations encastrées dans le fond marin.
Les deux câbles de support du Golden Gate Bridge sont à peu près la seule chose qui n'a pas été modifiée depuis l'ouverture du pont à la circulation en 1937. Chaque câble principal est formé de 27 572 fils d'acier de l'épaisseur approximative d'un crayon. Les équipes de construction ont accroché près de 80 000 miles de câbles métalliques d'un côté à l'autre du pont.
Il est presque impossible de fabriquer un câble long et épais en une seule pièce sans défauts pour faire ce travail. Et surtout, si un seul gros câble retenait le pont et que quelque chose lui arrivait, il y aurait une défaillance catastrophique. S'appuyer sur des fils plus petits signifie que toute panne serait plus lente, laissant le temps de détourner le désastre.
Depuis que les gens ont commencé à réfléchir à un pont dans la baie de San Francisco, la capacité de la structure à résister aux vents forts, aux eaux turbulentes et aux forces sismiques possibles de l'endroit était très préoccupante. San Francisco est situé à l'intersection de deux plaques tectoniques actives – évidemment personne ne voulait voir un tremblement de terre faire tomber le pont, qui fait actuellement le tour 112 000 véhicules par jour .
Pour éviter ce problème, les constructeurs ont également placé des amortisseurs à chaque extrémité du pont pour absorber l'énergie provenant du vent ou des forces sismiques. Ces amortisseurs de vibrations spécialement conçus sont des cylindres de diamètre métrique constitués d'un noyau de plomb recouvert de caoutchouc. Placés à des endroits stratégiques, ils absorbent l'énergie qui pourrait autrement provoquer l'effondrement du pont.
Le garder en forme
La sagesse conventionnelle suggérerait qu'un projet d'infrastructure soit réalisé peu de temps après son inauguration. Mais garder le Golden Gate Bridge en parfait état nécessite un entretien continu et rigoureux. Depuis 80 ans, équipes de maintenance dédiées ont fait l'entretien du pont, repeignant et remplaçant les composants corrodés ou cassés si nécessaire.
Ce travail doit être effectué selon des normes rigoureuses. Par exemple, lorsque l'un des milliers de boulons qui relient toutes les différentes pièces du pont doit être remplacé, pas plus de deux sont retirés simultanément, pour protéger le pont contre les vents violents ou les tremblements de terre.
Il y a aussi des problèmes de maintenance structurelle. En raison du passage du temps et de la variabilité continue de la température, les câbles et les bretelles s'allongent ou se contractent et nécessitent une vérification et une retension périodiques. Ce type d'ajustement est appelé accordage et est similaire à la façon dont un musicien fait en sorte qu'un instrument à cordes sonne au mieux.
Qu'est-ce qui changerait si nous le construisions aujourd'hui ?
En raison de l'énorme frais d'entretien , certaines personnes ont suggéré de reconstruire le Golden Gate Bridge d'une manière qui limiterait les factures d'entretien et d'exploitation en cours. Mis à part la faisabilité politique, comment les ingénieurs concevraient-ils le pont s'ils allaient le construire à partir de zéro aujourd'hui ?
Au fil du temps, les chercheurs ont développé des matériaux plus légers. L'utilisation de polymères renforcés de fibres (PRF) plutôt que d'acier ou de béton est un moyen de réduire le poids d'une structure de cette ampleur. Ce poids propre est généralement responsable de l'utilisation de 70 à 80 % de sa résistance - c'est la charge maximale qu'il peut supporter avant qu'il ne tombe en panne. En le réduisant, la structure du pont aurait besoin de moins de force, permettant des options moins chères et plus faciles.
Par exemple, les concepteurs ont commencé à utiliser des matériaux composites renforcés de fibres (FRP) dans des ponts tels que le Market Street Bridge en Virginie-Occidentale. Le FRP utilise une résine plastique pour lier ensemble des fibres de verre ou de carbone, ce qui donne de la résistance au matériau. Étant quatre fois plus légers que le béton, les PRF sont cinq à six fois plus résistants.
La première cible d'un concepteur pour le changement d'un substitut du Golden Gate Bridge serait probablement la composition des câbles. L'acier actuellement utilisé est corrosif, quatre fois plus lourd que les matériaux plus récents et peut échouer dans des environnements d'humidité et de température difficiles, tout comme ceux qu'il rencontre à cet endroit. Les câbles en carbone sont plus inertes et déjà utilisés dans le monde entier. 
Dans un pont à haubans, les câbles se connectent directement du tablier aux pylônes.Conversation
Ces matériaux plus légers que l'acier pourraient également être utilisés dans d'autres éléments du pont, tels que la chaussée. L'utilisation d'un platelage en plastique composite pourrait réduire d'un facteur cinq le poids propre du pont du Golden Gate Bridge. Cela permettrait aux ingénieurs de concevoir et de construire un pont à haubans plutôt qu'un pont suspendu. L'avantage là-bas serait la possibilité de se débarrasser des bretelles; dans un pont à haubans, les efforts sont transmis directement du tablier aux pylônes par les câbles. Le premier pont routier à haubans avec des câbles CFRP est le pont Stork de Suisse, inauguré en 1996.
Un pont à haubans peut avoir une portée plus longue qu'un pont suspendu, sa structure entre les supports et la rive pourrait donc être plus simple. La construction de tours plus près du rivage, là où le lit d'eau est moins profond, aiderait à atténuer l'un des principaux problèmes lors de la première construction du Golden Gate Bridge : il est très difficile et coûteux de travailler sur les fondations des tours en eau profonde. avec de forts courants.
Le système d'amortissement pourrait également être abordé avec une nouvelle conception. Les amortisseurs à noyau de plomb qui ont été utilisés dans la construction du Golden Gate pourraient être remplacés par des technologies plus récentes, mieux à même de résister au vent, à la circulation et aux forces sismiques. Cette amélioration garantirait qu'une défaillance telle que celle du pont Tacoma Narrows – lorsque le vent soufflait le pont sur le côté, il se tordait et s'effondrait – serait évitée.
Cela dit, le Golden Gate Bridge se porte toujours bien. Même avec d'autres options réalisables et moins chères, personne ne travaille de manière réaliste pour remplacer l'icône Art déco et son travail de peinture orange international de renommée mondiale. Le Golden Gate Bridge est étroitement surveillé pour s'assurer qu'il ne dépasse pas ses limites de contrainte en raison du trafic, du vent et des charges sismiques. Nous pouvons nous attendre à au moins 80 ans de plus de ce chef-d'œuvre d'ingénierie.
Hota GangaRao est professeur de génie civil et environnemental à Université de Virginie-Occidentale et Maria Martinez de Lahidalga de Lorenzo est assistant de recherche diplômé à Université de Virginie-Occidentale . Cet article a été initialement publié le La conversation . Lis le article original .
