L'édification de Kheops

Rédacteur: Jean-René Gonthier

>> De nombreuses théories (datant déjà d'Hérodote) ont été échafaudées, relatives à l'édification de la pyramide de Kheops, vieille de plus de 4500 ans, alors que la civilisation égyptienne de l'époque ne connaissait pas encore le fer, ni la roue et encore moins la poulie... Un mystère désormais éclairci grâce à la ténacité d'un architecte français, Jean-Pierre Houdin et d'un groupe de travail ad hoc de Dassault Systèmes consacré à l'étude de faisabilité du processus de construction, qui révolutionne toutes les hypothèses précédentes. C'est le logiciel de CAO Catia qui a été la deuxième vedette de l'opération.

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Le site des pyramides de Gizeh. (Image: Dassault Systèmes)
Le site des pyramides de Gizeh. (Image: Dassault Systèmes)

Fondamentalement, toutes les théories avancées par divers experts s'appuyaient sur l'hypothèse d'une construction externe. Et si finalement la grande pyramide avait été construite depuis l'intérieur? De la sorte, le mystère des grandes rampes intérieures serait aussi résolu et du même coup une foule de détails architecturaux restés jusqu'alors inexpliqués.

Faire renaître le chantier

Jean-Pierre Houdin propose alors une théorie révolutionnaire basée précisément sur une technique de construction par l'intérieur. Pour ce faire, il bénéficie de l'assistance d'une équipe ad hoc de Dassault Systèmes, proposant un appui en CAO avec l'utilisation de fonctions évoluées de conception, de simulation et de modélisation 3D numérique.

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L'architecte français va se pencher durant six ans sur son projet. A cet effet, il imagine toutes les étapes du chantier, année après année: une entreprise titanesque avec pour moteurs uniquement l'énergie humaine ou animale...

L'intervention de Dassault Systèmes se fera par le truchement de son programme de mécénat «Passion for Innovation», dirigé par Mehdi Tayoubi (responsable du marketing et communication «on line» de Dassault Systèmes). Il s'agit de mettre à disposition du responsable de projet les compétences en informatique de Dassault Systèmes, en particulier le logiciel 3D Catia. Et pour ce projet, il fallait prendre en compte, outre les contraintes mécaniques, tous les aspects du chantier, qu'il s'agisse des moyens humains, des techniques et méthodes à disposition, des matériaux, processus, dans l'ambiance du contexte historique. A cet effet et pour suivre à grande échelle le déroulement des simulations, la Géode de Paris (le plus grand cinéma à écran sphérique du monde) a été transformée provisoirement en une véritable «machine à voyager dans le temps», en l'occurrence un laboratoire de réalité virtuelle, piloté par 7 ordinateurs tous connectés en réseau.

De la sorte, une équipe d'une quinzaine de spécialistes, passionnés par le défi, a travaillé d'arrache-pied. Munis de leurs lunettes 3D relief, les «voyageurs du temps» ont eu ainsi la possibilité d'assister en accéléré aux étapes successives de l'édification, qui n'a en fait duré qu'une vingtaine d'années, ce qui est remarquable pour l'époque, vu l'absence de tout moyen mécanique. Aucune des anciennes théories ne permettait jusqu'à présent d'imaginer la construction en un si court laps de temps.

Possible et réalisable avec les moyens de l'époque

Déjà des mesures de microgravimétrie avaient été effectuées sur place en 1986 par EDF, révélant la présence de vastes corps creux continus inexplicables à l'intérieur de la grande pyramide. En ce qui concerne les dernières preuves, il ne reste plus qu'à Jean-Pierre Houdin de se rendre sur place avec une équipe réunissant des experts de renommée mondiale dans les domaines de l'égyptologie et de l'archéologie. En attendant, toutes les étapes de la construction ont été simulées scientifiquement. Le verdict est clair: la construction est possible et réalisable dans les temps imposés et avec les moyens de l'époque. N'oublions pas que les pyramides de Gizeh existaient déjà depuis plus de 1000 ans lorsque le patriarche Joseph se rendit en Egypte. Et en ce temps elles étaient encore revêtues d'un manteau éclatant constitué de dalles en calcaire blanc. .

Un logiciel CAO d'usage courant dans l'industrie

Dassault systèmes a donc mis à disposition de Jean-Pierre Houdin et son équipe, l'ensemble de ses solutions informatiques, telles qu'elles ont été conçues pour l'industrie, servant à concevoir des objets, réaliser des modélisations et pratiquer des simulations. Le logiciel permet également de valider tout l'ensemble du processus de réalisation, à savoir l'organisation, le déroulement des tâches, la logistique entre les différents postes du chantier, en prenant même en compte les aspects ergonomiques.

Ce qui est actuellement d'usage courant dans le domaine industriel en matière de CAO 3D a donc sans autre été appliqué à ce qui a certainement été le plus important chantier architectural de l'histoire. La grande pyramide a donc été entièrement modélisée en 3D et les processus développés dans la théorie de Jean-Pierre Houdin ont été mis virtuellement action et simulés scientifiquement.

Construction en trois phases

Selon la théorie de Jean-Pierre Houdin, la construction de la pyramide de Kheops se serait déroulée en trois phases. Première phase: l'assemblage de la base de la pyramide en utilisant une double rampe périphérique de quelque 8%, jusqu'au niveau 43 mètres, ce qui représente en fait 73% du volume total de l'édifice, chaque rampe étant rehaussée alternativement au fur et à mesure de l'implantation d'une nouvelle rangée de blocs, afin que la construction se déroule sans interruption.

Deuxième phase, dès 43 mètres, une nouvelle rampe, mais interne cette fois-ci est réalisée en spirale à pente plus douce (7%), courant sous la couche extérieure de la pyramide. Construite dès le départ de l'édification, elle serait restée inutilisée durant les premières années de construction, puis aurait été alimentée par le démontage progressif de la rampe externe dont les blocs auraient été retaillés sur place pour fournir des pierres de 2 tonnes l'unité hissées par la rampe interne. A la fin de chaque volée, à l'arête de la pyramide, des paliers à encoches sont aménagés à ciel ouvert pour assurer la rotation à angle droit des blocs pour leur ajustement dans la face suivante de la pyramide. Les encoches sont par la suite colmatées au moyen d'autres blocs tenus en réserve.

Troisième phase, la Grande Galerie, en pente douce, est utilisée comme piste garnie de rouleaux en bois, sur lequel circule un chariot (traîneau) doté d'un contrepoids, assurant le transport des grands blocs de granit (certains pesant jusqu'à 63 tonnes) constituant la Chambre du Roi, située à 60 mètres du sol. Les mystérieuses petites encoches pratiquées à espaces réguliers tout au long de la rampe trouvent du même coup leur explication.

Validation du processus

Au préalable, il s'est agi de réaliser, à l'aide du logiciel CAO Catia, une modélisation 3D complète de la pyramide, permettant de simuler le comportement de la construction en tenant compte des contraintes physiques. A cet effet, tous les détails extérieurs et intérieurs ont été relevés, la distribution des couloirs et des diverses cavités du monument pouvant être rendue par des coupes ou des effets de transparence virtuelle. Au fur et à mesure que la modélisation géométrique avançait, Jean-Pierre Houdin recevait confirmation sur confirmation de la plausibilité croissante de sa théorie.

La deuxième étape, la plus importante en fait, concernait la modélisation physique, faisant en particulier intervenir la résistance des matériaux, en tenant compte des paramètres des différentes pierres utilisées, qu'il s'agisse de granit ou de calcaire. Des caractéristiques concernant l'élasticité et le poids spécifique des matériaux ont ainsi pu être introduites dans le modèle.

Troisième étape: la modélisation fonctionnelle. Elle fait intervenir des processus de dynamique et de cinématique, tout particulièrement en ce qui concerne le système de traîneau à contrepoids et le système de rouleaux, en mettant en jeu les coefficients de frottement: les éléments, selon qu'ils se déplacent sur des rouleaux ou sur des patins, ne se comportent pas de la même façon. Finalement un modèle 3D complet de la pyramide, incluant les aspects géométriques, physiques et fonctionnels, a pu être réalisé.

Après la modélisation, la simulation: tous les éléments sont caractérisés et à disposition. Reste la démonstration. Là encore, des logiciels de Dassault Systèmes utilisés dans l'industrie pour la simulation des processus, ont été mis en oeuvre.

Non seulement aucune incohérence n'a été détectée, mais en plus, la simulation a permis de confirmer que le temps mis à construire la pyramide était correct, soit une vingtaine d'années, correspondant à la durée du règne du pharaon Kheops.

Sur place, la confirmation

Il reste désormais à passer du virtuel au réel. En partant du modèle, il s'agit sur place, à Gizeh, de relever tous les détails et cette fois-ci en mode réel et non plus virtuel. En fait, mettre à jour la pente interne en colimaçon. Bien sûr, pas question ici de démonter la pyramide pour mettre cette structure à jour! Il sera fait usage de mesures par microgravité et de mesures thermographiques, ou autres méthodes d'investigation non destructrices. En l'occurrence, des démonstrations ont pu être effectuées sur divers monuments, notamment Notre Dame de Paris, à l'une desquelles Jean-Pierre Houdin a pu participer et s'assurer que par exemple des cavités invisibles pouvaient être décelées par thermographie à haute résolution.

D'ailleurs au stade de certification in situ, les modèles 3D seront utiles pour placer judicieusement les instruments scientifiques permettant d'aboutir à des résultats dans les meilleures conditions, sans risque d'endommager l'édifice. <<

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