Oups ! Les petites erreurs des ingénieurs

L’équipementier Takata rappelle 34 millions de véhicules aux Etats-Unis pour cause d’airbags défectueux. C’est le plus important rappel de produits jamais effectué outre-Atlantique. Comme le rappelle l’ingénieur Henry Petroski dans Forgive Design, les concepteurs des objets de notre quotidien sont loin d’être infaillibles. Cet article de la London Review of Books, traduit par Books en mai 2013, en donne quelques exemples édifiants.

Quand vous posez le pied sur un pont, tout votre poids est transféré jusqu’au soubassement en contrebas. Pour que la structure tienne, chaque élément du système doit absorber le fardeau, kilo par kilo. Il faut que votre poids – techniquement une « surcharge », c’est-à-dire un ajout temporaire par opposition à la « charge » permanente, celle de la structure elle-même – soit compensé par la résistance dont est doté l’ouvrage, qu’il s’agisse d’une simple poutre, d’une arche, de poutrelles ou d’un pont suspendu… En général, la construction parvient à relever le défi : il est rare qu’une seule personne provoque un effondrement.

Mon professeur à l’école d’architecture, Peter Galdi, aimait évoquer le cas du pont de Brooklyn à Manhattan. À l’époque, l’ouvrage était déjà centenaire, et cela faisait des décennies qu’on en différait la maintenance, bien que tous ses points faibles aient été soigneusement identifiés. Personne, disait le professeur, ne comprenait comment il tenait encore debout. Bien sûr, il y avait les hautes tours, les puissants ancrages, le réseau de câbles, de fils métalliques et les poutrelles qui corrigeaient efficacement les effets de torsion ou de pliage. Métros et voitures le franchissaient en trombe chaque minute, et le pont tenait bon. Mais nul ne savait – faute de maîtriser alors les mathématiques appliquées requises – le chemin qu’empruntait exactement une charge donnée à travers cet enchevêtrement de pierre et d’acier. Quoi qu’il en soit, l’effet de toute charge ou surcharge était correctement répercuté, comme il l’est aujourd’hui et le sera demain – jusqu’au jour où il n’en sera plus rien.

Mon professeur aimait aussi raconter une histoire de conception de parking. On lui avait demandé, lorsqu’il était étudiant, d’évaluer la charge d’une structure de ce type, et la résistance des matériaux nécessaire pour la compenser. Un simple calcul de statique (1) – un jeu d’enfant. Le parking étant symétrique, Galdi a fait son analyse sur la moitié du bâtiment, conformément à la logique et aux procédures, avec l’intention de multiplier le résultat par deux à la fin. Sauf qu’il a oublié. Cette erreur-là a été immédiatement découverte – on s’est bien moqué de lui dans l’amphi – mais beaucoup d’autres ne le sont pas. En 1999, la sonde Mars Climate Orbiter, au terme de près de dix mois d’un voyage spatial sans encombres, s’est désintégrée en rentrant dans l’atmosphère : on a compris plus tard que les ingénieurs du sous-traitant, Lockheed Martin, avaient programmé leur logiciel d’évaluation de l’altitude en pieds alors que leurs homologues de la Nasa utilisaient les mètres. Une bourde à 300 millions de dollars !

Dès le premier chapitre du livre de Henry Petroski To Forgive Design, on compte déjà cinquante morts, dans un accident d’avion. 1 300 et quelques autres meurent quand les digues cèdent à La Nouvelle-Orléans. Et le nombre de victimes augmente avec chaque exemple évoqué : le tremblement de terre en Haïti ; l’effondrement du World Trade Center ; l’incendie de la plate-forme pétrolière Deepwater Horizon… C’est le troisième ouvrage que Petroski écrit sur les défaillances en matière de génie civil depuis 1985 ; et il a choisi cette fois d’étudier l’échec dans son acception la plus large, professionnelle et culturelle, dans le but d’en empêcher la répétition, bien sûr, mais aussi pour tenter d’appréhender « la nature même de l’erreur ». Même en laissant de côté Tchernobyl, les victimes se comptent par dizaines de milliers. Ce sont ces morts – ainsi que les habitudes de pensée, les erreurs humaines, les pressions en tout genre qui font qu’une construction s’effondre, explose, fond, ou éclate – qu’il nous est demandé de comprendre, et peut-être de pardonner.

La tradition chez les ingénieurs veut que l’on procède, dans la sécurité de la salle de cours où les erreurs sont inoffensives, à l’analyse des catastrophes mortelles pour effrayer les étudiants et les inciter à décupler d’attention dans leur tâche. Depuis les années 1920, les professionnels canadiens portent volontiers, au petit doigt de la main avec laquelle ils travaillent, une bague. Elle vient leur rappeler ce à quoi ils se sont engagés et le prix de leurs erreurs. La légende veut que les premiers anneaux aient été fabriqués avec les débris du pont de Québec, après son humiliant effondrement de 1907. Cette catastrophe, survenue avant même l’achèvement de l’ouvrage, a provoqué la mort de soixante-quinze ouvriers ; elle a été directement imputée aux erreurs de calcul du poids de l’énorme travée cantilever (2). Les bagues étaient à l’origine en fer martelé et oxydable (depuis remplacé par un acier inoxydable et poli) ; Petroski rend hommage à la tradition de la « bague de fer canadienne », avec lecture d’un poème de Kipling lors de la cérémonie d’engagement, qui le dit à chaque ingénieur : sa main pourrait être celle qui trace la mauvaise ligne dans un diagramme ou procède à un mauvais calcul de résistance des matériaux.

La conscience professionnelle des hommes de l’art, avec ou sans bijou symbolique, n’est pourtant que l’un des termes de l’équation. Là où un pompier, un médecin, ou un citoyen héroïque peut sauver une vie dans un glorieux moment d’action individuelle, le travail de l’ingénieur est inséré dans le monde de la finance, des affaires, du compte d’exploitation, dont il subit les contraintes ; et son succès dépend de facteurs culturels, institutionnels, religieux, politiques, ou artistiques variés. Prenons l’exemple de la piste de luge construite pour les JO d’hiver de 2010 à Whistler Mountain, au Canada. Le site a été sélectionné parce que les pentes de cette montagne offraient de meilleures conditions climatiques que celles des montagnes moins hautes proches de Vancouver, la ville des Jeux. Mais le seul endroit approprié sur le domaine était plus étroit et incliné qu’il ne l’aurait fallu. Les responsables de la compétition ont su dès le départ que cette situation serait propice aux records, mais aussi dangereuse. Le premier jour des Jeux, un jeune lugeur géorgien, Nodar Kumaritashvili, s’est tué pendant une session d’entraînement. Il est apparu que le système de sécurisation de la piste avait été sous-traité, contrairement à l’usage – raison pour laquelle, sans doute, le pylône où est venue s’écraser la victime, au seizième tournant, n’avait pas été matelassé. Mais selon Petroski, l’appât du gain pourrait aussi avoir joué son rôle dans la conception de l’ouvrage. Comme l’écrit le Wall Street Journal dans sa nécrologie : « Les risques de la course étaient devenus un argument marketing. » Kumaritashvili a été tué par le compte d’exploitation.

Urgence + contraintes budgétaires = opportunisme. Choix de la mauvaise résine époxy pour consolider une pièce de béton fixée au plafond d’un tunnel autoroutier à Boston : un mort, un blessé. Modification de dernière minute du système de soutènement d’une passerelle suspendue à l’hôtel Hyatt Regency de Kansas City : 114 morts. Si le pont de Brooklyn est toujours debout, c’est que l’architecte, Joe Roebling, l’a fait six fois plus résistant qu’il n’était nécessaire. Lorsque Washington Roebling a découvert dans les papiers de son père, après la mort de celui-ci, qu’un fournisseur peu scrupuleux avait livré des câbles de qualité inférieure, on a donc pu laisser les choses en l’état : cela ne faisait que réduire très légèrement la marge de sécurité.

La politique est aussi un constant ennemi du bon génie civil. Ou, plutôt, elle constitue, pour l’ingénieur visionnaire, un élément de plus à prendre en compte dans l’évaluation de ses marges de sécurité. Mais qui pouvait imaginer, au moment du calcul des innombrables pressions s’exerçant sur la navette spatiale, qu’on procéderait à son lancement un matin de janvier 1986, alors que la température était inférieure au seuil de résistance des joints toriques des propulseurs d’appoint – parce que l’entourage de Reagan avait voulu que le spectacle coïncide avec le discours présidentiel sur l’état de l’Union ? Petroski ne s’appesantit pas sur cet aspect, souvent évoqué à demi-mot, de la catastrophe Challenger. Il aime mieux en faire l’emblème des difficultés qui surgissent quand financement public et relations publiques s’entremêlent. Les responsables de la Nasa avaient pronostiqué un taux de réussite du programme de 99,999 %. Petroski cite à cet égard le physicien Richard Feyman. Constatant que, si l’on en croyait pareille estimation, l’agence spatiale « pourrait lancer une navette tous les jours pendant trois cents ans en escomptant n’en perdre qu’une seule », il posait ensuite cette question : « D’où vient, chez les directeurs de la Nasa, cette fantastique confiance dans leurs machines ? » Car les ingénieurs au contact des engins ne la partageaient pas. Après un essai de surchauffe des propulseurs, l’un d’entre eux avait calculé un taux d’échec à 4 %. Et, dans les faits, Challenger s’est désintégrée à son vingt-cinquième lancement.

« Le plus beau pont du monde »

Petroski s’intéresse également à la catastrophe du pont de Tacoma Narrows, dans l’État de Washington. L’événement n’a pas fait de victimes (humaines en tout cas – un chien a été pris au piège dans l’une des voitures abandonnées en catastrophe). Mais, comme les spectaculaires convulsions de l’ouvrage avant qu’il ne s’effondre ont été filmées, c’est l’un des plus célèbres désastres en la matière. Le pont était trop étroit pour sa longueur. Soumis à des vents d’une force exceptionnelle quelques mois seulement après son inauguration en 1940, il a commencé de bouger, ses ondulations accélérées sont entrées violemment en résonance, il a commencé de se tordre de façon asymétrique, les câbles de soutien ont subi une charge supérieure à ce qu’ils pouvaient supporter, et le tout s’est effondré. L’architecte en chef, l’ingénieur Leon Moisseiff, qui avait aussi conçu le pont de Brooklyn, disgracieux mais résistant, a en partie dessiné de cette manière celui de Tacoma pour des raisons esthétiques. « Le plus beau pont du monde », disait-il avant que l’ouvrage ne s’effondre. La beauté telle que la concevait une culture architecturale qui recherchait dans les lignes épurées l’expression du modernisme et de la montée en puissance technologique des États-Unis. Outre le vent et la gravité, le coupable était donc un courant esthétique politiquement motivé : c’est le stylisme qui a provoqué la chute du pont de Tacoma (et la mort du chien).

Tout au long du livre de Petroski, on croise des ingénieurs qui affichent la même tendance troublante à se laisser influencer ou compromettre par des considérations subalternes. Parfois, ils s’abandonnent à des élans artistiques dont ils doivent ensuite payer le prix ; pris par le temps ou par l’argent, ils se laissent mener à la baguette par ceux qui maîtrisent les horloges et tiennent les cordons de la bourse ; et il leur arrive d’oublier ce qu’ils ont appris. Petroski estime qu’il faut trente ans, le temps d’une génération professionnelle, pour que soient perdues de vue les erreurs auxquelles une cohorte d’ingénieurs a été confrontée. C’est précisément ce cycle que la tradition de la bague de fer entend briser. Pourtant, les mêmes erreurs, les mêmes raccourcis, les mêmes tentations, les mêmes catastrophes se répètent encore et encore.

En 1847, l’effondrement mortel du pont de Dee en Grande-Bretagne, qui a précipité un train dans la rivière, était provoqué par l’intégration d’un filigrane décoratif dans les poutrelles métalliques – mais la leçon avait déjà été reléguée au fin fond des mémoires lorsque Leon Moisseiff a derechef privilégié l’esthétique au détriment du fonctionnel à Tacoma Narrows. Le pont du Millénaire, construit par Norman Foster au-dessus de la Tamise à Londres, a lui aussi ondulé le jour de son inauguration, parce que les piétons y marchaient involontairement en synchronie. Cette cause potentielle d’accident était jadis si connue que l’on plaçait en général des panneaux enjoignant aux soldats de rompre le pas à l’entrée des ponts. L’ouvrage de Foster a été subséquemment modifié, et il n’y eut pas la moindre victime (heureusement pour moi, car j’étais ce jour-là une composante de cette « surcharge » que l’on avait sous-estimée).

Mais si l’innovation a fatalement des conséquences mortelles, pourquoi donc innover ? On ne peut attendre de Petroski, lui-même un ingénieur (il évoque certains de ses propres ratages, comme étudiant), qu’il plaide pour l’alternative consistant à se contenter de perfectionner l’existant, ce dont nous savons que cela fonctionne. La seule façon d’assurer une sécurité parfaite serait d’en finir avec le progrès tel que nous le définissons, mais la soif que nous en avons est inextinguible : si l’on veut aller plus vite, ou dans un lieu jusque-là inaccessible, ou plus haut, ou simplement de façon plus confortable, il faut se résigner à quelques morts inévitables.

La sagesse des Iroquois

L’un des objectifs de Petroski est d’encourager à considérer, au-delà de la réussite d’une construction de béton et d’acier donnée, le contexte. Dans un monde idéal, on évaluerait non seulement l’aérodynamique d’un avion, mais aussi l’épaisseur et la fermeté de l’oreiller du pilote à la veille d’un vol. Une juste appréciation de la viabilité d’une conception doit prendre en compte les conditions dans lesquelles la société l’utilise.

Et c’est là que tout s’écroule. Comment savoir si, dans vingt ans, il se trouvera une majorité au sein du conseil municipal pour voter les travaux de maintenance du pont qui vient d’être inauguré ? Trouvera-t-on des avocats suffisamment convaincants pour faire passer les décisions difficiles ? Et rien ne prouve que, dans un siècle ou deux, il y aura des gens assez compétents et avisés pour entretenir correctement les structures qu’ils auront héritées de nous. Il y a sans doute une raison pour que les Iroquois, auteurs du fameux proverbe selon lequel il faut réfléchir aux effets de nos décisions sur les sept générations suivantes, n’aient jamais légué à leurs descendants le moindre pont ni tour branlants (pas plus que des barrages ou des centrales nucléaires). Toute construction a sa date de péremption.

Le nombre de catastrophes à venir est sans commune mesure avec le nombre de celles qui se sont déjà produites. Avec le temps chaque pont tombera, chaque immeuble s’effondrera, chaque navire coulera, chaque circuit électrique grillera, chaque centrale nucléaire répandra alentour une dose fatale de radiations que l’air et l’eau propageront tous azimuts. On peut excuser les défaillances, mais certaines erreurs de conception sont impardonnables. Aujourd’hui même, dans l’un des bâtiments abritant un réacteur de la centrale de Fukushima Daiichi endommagée par le tsunami de mars 2011, une cuve de barres de combustible contenant, selon les experts, suffisamment de matériau radioactif pour contaminer l’hémisphère Nord est perchée à trente mètres au sommet d’une structure branlante. Pourquoi si haut ? Parce que cela facilite le remplacement des barres : une décision prise à la légère il y a plusieurs décennies.

Sachant tout cela, avec en tête toutes ces catastrophes, aucun ingénieur prudent ne devrait jamais apposer sa signature au bas d’un plan, ou donner son feu vert à l’ouverture d’un chantier. Il devrait rester assis à son bureau, à triturer sa bague de fer. Ne rien bâtir de novateur : c’est la réponse rationnelle à la certitude de l’effondrement ultime.

Il se peut que nous venions de découvrir dans le champ de Higgs le secret de ce qui donne aux choses leur masse – un exploit rendu possible par la capacité des ingénieurs à transformer des matériaux en structures, outils et appareils aussi sophistiqués que les accélérateurs de particules. Mais nous ne comprenons toujours pas ce qui donne leur poids aux choses. Et c’est le poids, l’implacable ennemi. Quand les ingénieurs se trompent, c’est bien souvent parce qu’ils croient pouvoir défier la gravité, grâce à leur formation et à leurs calculs. Mais au fond d’eux-mêmes, ils savent sûrement que c’est là chose impossible.

Cet article est paru dans la London Review of Books le 21 février 2013. Il a été traduit par Jean-Louis de Montesquiou. 

Notes

1| Branche de la science mécanique.

2| Construction en porte-à-faux, non soutenue par en dessous.