Pourquoi le pont de Tacoma Narrows s’est-il effondré quatre mois après son ouverture ?

Le contexte

Au tournant des années 1930-1940, l’État de Washington entreprend de relier la péninsule de Kitsap à Tacoma par un pont suspendu franchissant le détroit de Tacoma Narrows. L’ingénieur en chef local, Clark Eldridge, conçoit un premier projet doté d’un tablier renforcé par des poutres de rigidité massives, conforme aux standards habituels pour ce type d’ouvrage. Pour réduire les coûts, les autorités font toutefois appel à l’ingénieur new-yorkais Leon Moisseiff, réputé pour ses ponts suspendus élancés, qui révise le projet en un tablier beaucoup plus fin, plus économique et plus léger que le premier.

Le pont, construit pour environ 6,4 millions de dollars, ouvre à la circulation en juillet 1940. Sa travée centrale mesure 850 mètres de long pour seulement 12 mètres de large, soutenue par des poutres de rigidité de 2,4 mètres de profondeur seulement — un rapport longueur-largeur d’environ 72 pour 1, extrêmement élevé pour l’époque, qui privilégie l’élégance visuelle et l’économie de matériaux au détriment de la rigidité structurelle.

La décision

Dès son ouverture, l’ouvrage se met à onduler verticalement sous l’effet du vent, avec une amplitude suffisamment spectaculaire pour lui valoir rapidement le surnom de « Galloping Gertie » (« Gertie qui galope ») auprès des habitants et des automobilistes, certains faisant même le déplacement pour ressentir la sensation de rouler sur un tablier en mouvement. Les ingénieurs, dont le professeur Frederick Farquharson de l’université de Washington, étudient le phénomène mais le jugent suffisamment maîtrisé pour ne pas justifier une fermeture du pont, malgré des tentatives d’installer des câbles et amortisseurs supplémentaires.

La chute

Le 7 novembre 1940, un vent soutenu d’environ 68 km/h (42 mph) fait entrer le tablier dans un mouvement de torsion violent, bien plus ample que les ondulations verticales observées jusque-là. Le phénomène, filmé par un commerçant local, Barney Elliott, montre le pont se tordre comme un ruban avant de se rompre par sections entières, qui s’effondrent dans les eaux du détroit. Aucun être humain ne perd la vie dans l’effondrement, les automobilistes ayant eu le temps d’évacuer leur véhicule et de rejoindre la terre ferme à pied. La seule victime est un cocker épagneul à trois pattes, Tubby, resté coincé dans une voiture abandonnée sur le pont : le professeur Farquharson tente de le récupérer, mais le chien, affolé, le mord et l’empêche de le sortir à temps.

Les conséquences

L’effondrement, capturé en images et largement diffusé, devient l’un des cas d’étude les plus célèbres de l’histoire du génie civil. Les analyses ultérieures montrent que le phénomène en cause n’est pas une simple résonance mécanique, comme on le pensait initialement, mais un phénomène aéroélastique de flottement (« flutter ») : la forme fine et pleine du tablier, choisie pour des raisons esthétiques et économiques, générait des tourbillons de vent qui entretenaient et amplifiaient le mouvement de torsion au lieu de le dissiper.

Et depuis ?

À partir de 1943, les ingénieurs testent pendant deux ans, dans une soufflerie spécialement construite à l’université de Washington sous la direction du même professeur Farquharson, plus de 200 configurations différentes pour le pont de remplacement, en faisant varier l’angle et la vitesse du vent simulé jusqu’à 45 degrés par rapport au tablier. La nouvelle structure adopte un tablier à poutres de rigidité ajourées et profondes, conçu pour laisser le vent le traverser plutôt que de le heurter comme une paroi pleine. Ce second pont de Tacoma Narrows ouvre à la circulation le 14 octobre 1950 et tient toujours aujourd’hui. L’effondrement de 1940 reste, plus de 80 ans après, l’exemple de référence enseigné dans les écoles d’ingénieurs du monde entier pour illustrer les effets aérodynamiques sur les structures suspendues.