Coulée de fonte
Sous les ponts
Sous les toits
La colonne en fonte
  Sous les ponts

L'entrée du fer dans l'architecture a réellement commencé lorsque la fabrication artisanale a laissé place à la fabrication industrielle, lorsque le fer produit mécaniquement a remplacé le fer forgé à la main.

Au 15ème siècle, la génération des premiers "hauts fourneaux" de 4 à 6 mètres de hauteur a permis d'augmenter la température de fusion et a propagé une découverte fortuite mais majeure : la fonte, un métal ferreux à l'état liquide qui se moule facilement mais qui ne peut être ni forgé, ni laminé, ni martelé. Le fer fondu est alors introduit dans des moules pour produire des barres, qui sont de nouveau fondues et moulées pour obtenir les formes désirées.

En 1750, Abraham Darby, fondeur et métallurgiste anglais, a l'idée d'utiliser de la houille pour fondre le minerai de fer en raison de l'appauvrissement des ressources en bois. Ce mélange donne un métal forgeable. C'est ainsi que l'emploi de la fonte connaît un essor considérable dans la construction.


Pont sur la Severn, Coalbrookdale, 1777, Architecte : Thomas Pritchard


Le premier ouvrage utilisant la fonte dans l'ensemble de sa structure est le pont sur la Severn à Coalbrookdale en Angleterre, en 1777, conçu par l'architecte Thomas Pritchard et l'ingénieur John Wilkinson. Le pont (30 m de portée et 15 m de rayon) emprunte à la pierre son schéma statique de l'ouvrage et au bois sa technologie d'assemblage. Conçu comme un arc en pierre, ses "voussoirs" sont des segments plats en fonte, répartis sur cinq arches, et travaillent en compression. En revanche, l'assemblage de ces voussoirs s'effectue de la même manière que dans une charpente en bois, à l'aide de clavetages, qui renvoient au mode d'assemblage bois tenon - mortaise.

Passerelle des arts, Paris, 1801, Ingénieurs : Louis-Alexandre de Cessart et Jacques Dillon

En 1801, les ingénieurs Louis-Alexandre de Cessart et Jacques Dillon réalisent la passerelle des arts à Paris. La particularité de cette passerelle réside dans la mixité des matériaux utilisés: les piles sont en pierre, le tablier en bois et la charpente en fonte. Par ailleurs, son originalité constructive tient au système adopté, formant au droit de chaque pile deux demi-arches suspendues en potence qui s'équilibrent au moyen d'une troisième arche dite de recoupement.


  Sous les toits

Combles du théâtre Français, Paris, 1786, Architecte : Victor Louis


Les premiers essais dans l'architecture se font par l'introduction du fer dans les charpentes.

Le fer est utilisé dans le faîtage des combles, pour remplacer les charpentes en bois qui brûlaient. Dans les combles du théâtre français, en 1786, l'architecte Victor Louis conçoit des poutres en fonte dont la forme courbe révèle une connaissance instinctive du moment d'inertie, qui n'a pas encore fait l'objet d'études scientifiques. La forme de la poutre a également permis de réduire l'épaisseur des murs qui la supportent, puisque les poussées latérales sont réduites.

La coupole en bois de la halle au blé à Paris fut détruite par un incendie en 1802. En 1811, l'architecte Béllangé et l'ingénieur Brunet vont la remplacer par une construction de fer, de cuivre et de verre, mais en suivant les méthodes de la construction en bois.


la cathédrale de Chartres

La charpente de la cathédrale de Chartres est l'une des plus anciennes charpentes métalliques en France. Elle est construite en 1837 par Émile Martin et le serrurier Mignon pour remplacer la charpente en bois qui fut détruite par un incendie en 1836.

La solution adoptée est mixte, alliant fer forgé et fonte. Les arbalétriers principaux dont la courbure est en tiers-point sont en fonte et supportent une super-structure en fer portant la couverture en tuiles de cuivre. Les arbalétriers sont reliés par plusieurs rangées de doubles entretoises en fonte, formant un réseau tridimensionnel très rigide. Le système de voussoirs boulonnés entre eux et entrecroisés par des barres en fonte s'inspire de certains ponts métalliques construits en Angleterre, dans lesquels la capacité de résistance de la fonte en compression permet de créer des arcs.

Dans la cathédrale de Chartres, la pente très raide des arbalétriers limite les efforts de flexion, tandis qu'une série de tirants en fer forgé reprennent une partie de la poussée latérale. La charpente a fait l'objet d'une restauration en 1997 par Guy Nicot, architecte en chef des monuments historiques.



Cathédrale de Chartres,1837, Architecte : Émile Martin

Projet de Viollet-le-Duc

Viollet-le-Duc et la construction

L'avènement du fer puis son usage dans l'architecture s'est accompagné d'une série de questionnements sur ses propriétés et ses potentialités. Si, dans les premières réalisations, les architectes et ingénieurs se référaient aux lois de mise en oeuvre du bois et de la pierre, ils ont par la suite proposé de nouvelles formes et de nouvelles solutions techniques tenant compte des caractéristiques particulières du fer.

es travaux de Viollet le Duc ont de ce point de vue apporté des éléments de réflexion intéressants. Ses études de l'architecture gothique, qui incarne, selon lui, le rationalisme et la logique constructive le conduisent à soutenir que "les matériaux possèdent une nature et des propriétés objectives qui doivent influer sur la forme qu'il convient de leur donner". Les architectes gothiques étudiaient de manière expérimentale les lois de pression des arcs et en déduisaient des lignes de pression le long desquelles ils disposaient les matériaux résistants (pierre). Ils arrivaient ainsi à éliminer tout ce qui était inutile et superflu.

Les études que mène Viollet le Duc sont facilitées par les progrès qu'apportent les sciences de la construction, principalement élaborées pour l'architecture métallique. Il utilise les modèles scientifiques élaborés pour les constructions en fer afin de comprendre les lois régissant les constructions gothiques. En retour, il y puise les principes de construction pour les projets qu'il propose et dans lesquels il privilégie le fer. Il distinguera en particulier la fonte et le fer forgé par leurs propriétés physiques : la fonte sert de support, étant donné sa rigidité et sa résistance à la compression, alors que le fer forgé est utilisé comme chaînage ou tirant, comme "nerf" de la maçonnerie en raison de sa résistance à la traction.

  La colonne en fonte

Atelier de tissage anglais, 1780.


La colonne en fonte fut le premier matériau produit par les nouvelles méthodes industrielles et employé comme un nouvel élément de construction.

Le besoin d'espace exigé par les machines industrielles a conduit au remplacement des charpentes en bois dans les combles par des colonnes en fonte et des poutres et en fer. Dès 1780, le premier atelier anglais de tissage mécanique a bénéficié de ce changement, ce qui a permis de couvrir de larges espaces avec un minimum d'obstacles. L'usage de la colonne en fonte va se généraliser dans toutes les constructions.

La filature de coton de Philip et Lee construite en 1801 à Salford, (près de Manchester) par Watt et Boulton est le premier exemple d'un bâtiment dont la charpente interne a été exécutée à partir de colonnes en fonte et de poutres maîtresses en fer, préfabriquées dans une usine de Birmingham. Sa hauteur de 7 étages est exceptionnelle pour l'époque. Deux rangées de supports sont disposées à chaque étage. Les poutrelles sont des profils en double T, disposées à distance régulière d'un mur à l'autre, en travers du bâtiment. Les piliers en fonte sont creux. Le sol est posé sur un lit de briques égalées par une couche de ciment brut. Néanmoins, cette charpente est entièrement enfermée dans une enveloppe en maçonnerie. Ce type de construction, avec une armature en fonte et un mur extérieur massif, deviendra le modèle par excellence de tous les entrepôts.