Soixante-treize mètres de profondeur sous le niveau moyen des marées du Pacifique. C’est la cote géologique exacte où les ingénieurs de l’État de Californie ont dû faire descendre le tranchant d’acier de leurs fondations pour toucher le socle de schiste franc au milieu de la passe ouest de San Francisco. Le 12 novembre 1936, lorsque le gouverneur Frank Merriam coupe au chalumeau le cordon de cuivre inaugurant le San Francisco-Oakland Bay Bridge sous l’impulsion électrique envoyée par Franklin D. Roosevelt depuis Washington, la presse célèbre l’avalanche de 120 000 automobiles déferlant sur les six voies du tablier supérieur. Pour l’ingénieur en chef Charles H. Purcell et ses équipes de chantier, l’exploit ne se mesure pas au ruban d’asphalte suspendu à soixante mètres au-dessus des flots, mais aux milliers de tonnes de béton coulées en aveugle dans la vase meuble pour arracher le franchissement aux courants de la baie.
La pile W-4 : Deux ponts suspendus dos à dos ancrés sur un môle artificiel
Relier la péninsule de San Francisco à l’éperon rocheux de Yerba Buena représentait une distance de trois kilomètres infranchissable d’une seule travée avec les aciers marchands de 1933.
Pour contourner la limite de portée élastique des câbles, Purcell conçoit un dispositif structurel sans équivalent : scinder la passe ouest en deux ponts suspendus complets montés en enfilade.
Cette architecture impose un point d’ancrage central rigide au milieu du détroit, capable d’encaisser les différentiels de traction des deux suspensions sans fléchir.
La construction de cette pile W-4 s’appuie sur le procédé des caissons ouverts à dômes d’air comprimé breveté par l’ingénieur Daniel Moran.
L’ossature se compose d’un caisson flottant en charpente métallique cloisonnée de 60 mètres de long sur 30 mètres de large, percé de cinquante-cinq puits verticaux en tôle d’acier de 4,50 mètres de diamètre.
Chaque tube est coiffé d’un dôme hémisphérique étanche gonflé à une pression d’air constante pour assurer la flottaison de la structure durant son remorquage depuis les chantiers navals de Moore Dry Dock à Oakland.
Une fois positionné au-dessus de la fosse marine par des ancres de 150 tonnes, le caisson est alourdi par le coulage progressif de béton dans les entretoises extérieures.
Dès que la structure s’enfonce dans les boues du fond marin, les ouvriers coupent les calottes d’acier au chalumeau pour ouvrir les puits à l’air libre.
Des grues montées sur barges descendent des bennes preneuses de trois mètres cubes dans les cheminées pour excaver le limon marin sous les couteaux d’acier de la base.
La structure s’enfonce de son propre poids jusqu’à mordre dans le rocher compact à 73 mètres sous l’eau.
Remplie de béton coulé par colonnes montantes, cette fondation forme un bloc monolithique pesant plus lourd que toute la superstructure métallique qu’elle supporte, annulant les contraintes horizontales des câbles porteurs.
28 000 tonnes de fil galvanisé et le bouchon de Yerba Buena
L’élévation des suspensions mobilise les tréfileries John A. Roebling’s Sons.
Chaque câble principal de 73 centimètres de diamètre est filé brin par brin au-dessus du vide par des navettes automatiques circulant à dix kilomètres par heure.
L’assemblage regroupe 17 464 fils d’acier au carbone numéro 6 galvanisés à chaud, traités pour afficher une contrainte de rupture minimale de 1 517 MPa.
Les torons sont ensuite comprimés sous presse hydraulique circulaire avant de recevoir un enroulement serré de fil d’acier doux étanché au suif et à la céruse pour barrer la route aux brouillards salins de la baie.
L’obstacle géologique surgit à mi-parcours contre les falaises de Yerba Buena.
Pour faire passer le flux routier et ferroviaire à travers l’île militaire, Purcell refuse de contourner l’éperon rocheux et fait creuser un tunnel en fer à cheval déployant une section excavée de 23 mètres de largeur sur 17 mètres de hauteur.
L’abattage de la roche pourrie s’effectue par galeries de rive successives étayées de cintres métalliques lourds en profilés I de 400 millimètres, immédiatement noyés dans un blindage continu de béton de laitier de près d’un mètre d’épaisseur.
Cette voûte géante protège une chaussée étagée : le tablier supérieur réserve six voies rapides aux véhicules de tourisme, tandis que le plancher inférieur supporte le passage de trois files de poids lourds et de deux voies ferrées électrifiées par troisième rail pour les automotrices du réseau Key System.
Un million de rivets au rouge cerise pour le cantilever d’Oakland
De Yerba Buena jusqu’aux vasières de la rive est d’Oakland, la faiblesse des fonds rocheux exclut l’usage de câbles porteurs.
Purcell bascule vers une charpente rigide dominée par une travée en porte-à-faux (cantilever) de 427 mètres de portée, calculée pour limiter les efforts de torsion provoqués par les tempêtes hivernales.
Les membrures inférieures et les diagonales de traction font appel à des aciers alliés au silicium laminés par les forges de Bethlehem Steel, dont la limite d’élasticité à 310 MPa autorise des sections de profilés plus légères que l’acier doux ordinaire de construction.
Sur les travées d’Oakland, les équipes de montage posent plus d’un million de rivets forgés sur place.
Chauffés au rouge cerise dans des fourneaux à coke portatifs, les rivets d’acier au carbone sont projetés à la pince vers les receveurs perchés sur les échafaudages suspendus, puis écrasés dans les alésages au marteau pneumatique Boyer sous une pression d’air comprimé de sept bars.
Le refroidissement du métal produit un retrait axial violent qui plaque les plaques de jonction d’acier avec une force de précontrainte mécanique permanente.
Le 12 novembre 1936, quand les premières berlines règlent leur droit de péage de 65 cents au guichet d’Oakland, le génie civil a réduit à vingt minutes une traversée qui immobilisait auparavant les usagers pendant près d’une heure sur les pontons de ferry.
Purcell a forgé le gabarit autoroutier de l’Amérique moderne avec 152 000 tonnes de poutrelles, de rivets et de béton armé.
L’info en plus : Le martyre des peintres au minium de plomb
L’entretien de la structure contre la corrosion marine a imposé une servitude d’atelier sans fin dès le lendemain de l’inauguration. Les 152 000 tonnes d’acier nécessitaient une couche d’apprêt au minium de plomb (tétroxyde de plomb) broyé dans de l’huile de lin brute, appliqué manuellement à la brosse ronde par des équipes de peintres suspendues sur des ponts volants sans filet de protection. Exposés aux vents violents du détroit et aux vapeurs de plomb toxiques, les ouvriers mettaient cinq années consécutives pour repeindre l’ensemble des membrures d’un bout à l’autre de l’ouvrage. Dès la dernière travée d’Oakland recouverte de son émail gris d’aluminium, la rouille marine perçait à nouveau les ferrures de San Francisco, contraignant l’atelier de maintenance à reprendre immédiatement le piquetage au burin pneumatique sans un seul jour d’interruption.