« L'architecte de Dieu » : c'est ainsi que Gaudí imaginait la Sagrada Familia, la plus haute église du monde et une merveille d'ingénierie

En juin 1926, un vieil homme vêtu de haillons fut renversé par un tramway alors qu'il traversait la rue pour se rendre à l'église. Il mourut quelques jours plus tard dans un hospice.

Cet homme était Antoni Gaudí, qui allait devenir « l'architecte de Dieu ».

Gaudí a laissé derrière lui une tâche titanesque. Il est mort au milieu de la construction de la Sagrada Familia, une église emblématique et imposante située à Barcelone, dans le nord-est de l'Espagne.

De loin, l'église se dresse au-dessus de l'horizon urbain telle une créature gigantesque, hérissée et organique. De près, elle paraît encore plus vivante. Les façades, aux détails hypnotiques et ornées de scènes bibliques, semblent jaillir de la pierre.

Conçue pour se poursuivre bien après sa mort, la construction de la Sagrada Familia a posé des défis extraordinaires à ceux qui ont continué les travaux.

Les croquis et maquettes de Gaudí furent détruits pendant la guerre civile espagnole en 1936, laissant à ses successeurs peu de matériel sur lequel travailler.

À l'époque, on pensait que ces tours très hautes étaient trop hautes pour leurs fondations et vulnérables au vent.

Cependant, cent ans après sa mort, la tour de Jésus-Christ, qui constitue le point culminant de l'église, s'élève à 172,5 mètres. La Sagrada Familia est ainsi l'église la plus haute du monde.

Et pour célébrer le centenaire, le pape Léon XIV présidera une messe ce vendredi dans l'église et bénira la tour de Jésus-Christ, récemment achevée et la plus haute du lieu.

Inspiration ancienne

Selon Gijs van Hensbergen, historien de l'art et biographe de Gaudí, ce jeune architecte catholique, immensément ambitieux et profondément croyant, avait deux objectifs.

« Créer, avant tout, une Bible en pierre, qui est la Sainte Famille. Mais aussi corriger toutes les erreurs des styles architecturaux précédents. »

Pour ce faire, il lui faudrait se tourner vers l'une des merveilles du monde antique, l'arc de Taq Kasra dans l'ancienne ville de Ctésiphon, dans l'Irak actuel, un exemple ancien et imposant d'une structure extrêmement stable appelée arc caténaire.

Gaudí était convaincu que l'arc caténaire lui permettrait de corriger ce qu'il considérait comme un élément gênant des cathédrales de son époque.

Pour soutenir leurs voûtes, les grandes églises néo-gothiques s'appuyaient sur des arcs-boutants – des prolongements de pierre reliant les murs supérieurs aux niveaux inférieurs. Gaudí les considérait comme des « béquilles » soutenant un édifice incapable de supporter son propre poids.

Il a donc opté pour l'arc caténaire pour les 18 tours de l'édifice. Grâce à cette forme, les tours pouvaient supporter leur propre poids.

« Il était manifestement fasciné par les mathématiques, mais toujours parce qu'elles étaient l'œuvre du Créateur », explique Van Hensbergen. Gaudí croyait que la gravité et l'arc caténaire étaient des inventions divines.

« Cela aurait constitué pour lui un merveilleux leitmotiv , en quelque sorte, un clin d'œil à Dieu en tant que grand architecte. »

À mesure que ses connaissances en matière de structures et de forces se développaient, il se sentait plus à l'aise pour supprimer de la basilique les voûtes et les arcs qui n'étaient pas structurellement nécessaires.

« Il a redessiné le temple à trois reprises », explique Liam Duff, ingénieur en structure qui dirige une équipe travaillant sur la Sagrada Familia au sein du cabinet d'ingénierie Arup.

À l'intérieur de la nef, l'espace central de l'église, il a utilisé des colonnes ramifiées et épurées. S'inspirant de la nature, ces colonnes ont été construites pour ressembler à des arbres, leurs branches s'élevant vers le ciel pour soutenir le poids du toit et des tours supérieures.

Depuis la nef de l'église, illuminée par les tons orangés et rouges qui filtrent à travers les vitraux à l'ouest, les colonnes aux allures d'arbres donnent l'illusion d'apesanteur.

Tours lourdes

Malgré la conception simple et économique des tours, la construction de l'une des plus hautes a posé un énorme défi : elle était trop lourde.

La tour de la Vierge Marie mesure 138 mètres de haut, seule la tour centrale de Jésus-Christ, qui culmine à 172,5 mètres, la surpassant en hauteur.

Lors de la construction de la tour de la Vierge Marie, on s'est rendu compte que les colonnes situées en dessous seraient surchargées par son poids si elle était construite selon les méthodes de maçonnerie traditionnelles ou en béton armé avec un revêtement en pierre.

Une solution envisagée consistait à utiliser une structure interne en acier pour soutenir la tour, revêtue de panneaux de béton plus fins afin d'en réduire la charge. C'est dans cette optique que la Sagrada Familia a fait appel, en 2014, à une équipe d'ingénieurs en structure du cabinet britannique Arup.

« La Sagrada Familia est un lieu légendaire, n'est-ce pas ? » déclare Steve McKechnie, ingénieur structure chez Arup, impliqué dans le projet depuis ses débuts. « C'est un projet dont on rêve, et l'occasion s'est présentée. »

Les ingénieurs d'Arup ont eu une idée radicale pour résoudre le problème du poids de la tour.

Ils ont suggéré de se passer complètement de la structure en acier et du béton armé. À la place, ils ont proposé d'utiliser une couche de pierre plus mince, tendue par des câbles d'acier internes. Il s'agissait d'un changement important par rapport au plan initial.

« Ce fut un changement majeur », explique McKechnie. « À un moment donné, nous avons pensé que nos services ne seraient plus nécessaires et le projet a été mis en suspens. »

Heureusement, cela a changé, explique McKechnie.

La théorie derrière l'idée des panneaux de pierre précontrainte est que la pierre devient extrêmement résistante lorsqu'elle est comprimée, mais que si l'on fait l'inverse de la compression et que l'on tente de la séparer, elle se fissure facilement sous la tension et perd de sa résistance.

Lorsque le vent souffle contre une tour et la repousse vers l'arrière, il exerce une pression sur sa face exposée au vent. Cette pression risque de fissurer et d'endommager la tour en pierre.

La forme en arc caténaire permet de maintenir la pierre sous compression grâce à la masse propre de la tour. Mais l'utilisation de panneaux précontraints intérieurement par des câbles d'acier ajoute une compression supplémentaire, renforçant ainsi la structure.

Grâce à cette conception, lorsque le vent souffle, très peu de tension est produite du côté où souffle le vent.

Les câbles de précontrainte placés au-dessus et entre les fenêtres permettaient également de renforcer les zones susceptibles de se fissurer. C'était important, car les plans de Gaudí comportaient de nombreuses fenêtres destinées à illuminer la basilique située en contrebas.

La tour de la Vierge Marie et cinq autres tours centrales, dont la tour de Jésus-Christ, ont été construites à l'aide de panneaux de pierre précontraints.

« Gaudí aurait été très enthousiasmé par les possibilités » offertes par ces nouvelles technologies, estime Van Hensbergen.

L'architecte a expérimenté différentes méthodes sur la façade de la Nativité de la tour San Bernabé, qui fut achevée de son vivant.

Il a commencé par la base avec du grès extrait de la montagne voisine de Montjuïc, dont la couleur varie subtilement du gris au beige, en passant par le vert, l'ocre, l'or, le violet et le rouge. Pour le sommet, il a utilisé du ciment Portland.

« C'était un matériau nouveau à Barcelone à cette époque », explique Duff.

Ses expériences ont porté leurs fruits. « La qualité de la construction de l'époque de Gaudí est impressionnante », déclare Fernando Villa, directeur de la technologie et de l'innovation à la Sagrada Familia.

L'église de Gaudí, encore inachevée

Alors que des personnalités telles que le pape Léon XIV se réunissent pour commémorer le centenaire de la mort de Gaudí, la construction de l'église est loin d'être achevée. Entre autres, la façade de la Gloire, la façade principale de l'édifice, demeure inachevée.

Même après sa construction, les technologies modernes contribueront à l'entretien du bâtiment. Les variations de vent, de température et les mouvements de la structure au fil du temps peuvent entraîner la multiplication des fissures à l'intérieur comme à l'extérieur de l'église, explique Villa.

Auparavant, la Sagrada Familia faisait appel à des alpinistes pour inspecter l'édifice et y déceler les fissures et les défauts, une tâche qui prenait deux ans pour examiner chaque partie de la basilique. Aujourd'hui, des drones et l'intelligence artificielle sont utilisés pour détecter les fissures nécessitant une intervention.

« Une fois l'IA entraînée, il sera possible de scanner l'intégralité de la basilique en un mois », explique Villa.

Loin d'être un monument de pierre inébranlable, la Sagrada Familia réagit aux éléments presque comme un être vivant. Ce mouvement et cette évolution constants reflètent la conception organique de l'église de Gaudí, explique Villa.

« La nature est leur maître. »