Construction des pyramides

Principes mathématiques et physiques pour construire une pyramide

-I Historique des pyramides

Dans l'Egypte ancienne, la pyramide est une tombe royale. Elle est ainsi nommée d'après sa forme géométrique, de base quadrangulaire et à quatre faces triangulaires se rejoignant en leur sommet.

Le terme de pyramide aurait une origine incertaine. Il pourrait venir du grec « pyramous » qui désigne une sorte de gâteau de blé conique.

Destiné à empêcher la destruction du corps après la mort, le tombeau, dans les conceptions religieuses égyptiennes, prenait une importance considérable.

La première est celle de Djoser, construite vers 2660 av JC à Saqqarah. Elle est une extension du mastaba au-dessus d'une fosse creusé dans le sol et destinée à recevoir le corps. L'architecture de cette pyramide est caractérisé par la superposition de six mastaba de taille décroissante. On obtient alors une pyramide en forme de massif à degrés qui aurait une signification particulière : les degrés de la pyramide représenteraient l'escalier emprunté par le roi pour rejoindre Rê, le dieu solaire.

L'évolution du type primitif de la pyramide à degrés vers le type classique de la pyramide à parois lisse et régulière se fait à partir du Roi Snéfrou, c'est-à-dire vers 2600 avant JC. Désormais, un revêtement lisse cache les degrés. La première pyramide lisse, dite tromboïdale, présente un changement d'inclinaison à mi hauteur.

La plus grande pyramide, celle de Kheops mesurait 147 m de haut et 227 m de côté et se dresse à Gizeh avec celles de Khephren et Mykérinos, et de petites pyramides de reines. Elle était pourvue d'un revêtement en calcaire qui a disparu. C'est celle-là que nous allons étudier.

Les grandes pyramides caractérisent l'Ancien Empire de 2600 à 2180 av JC environ. Après cette date pendant le Moyen Empire, les pyramides deviennent de plus en plus petites.

 

Mastaba : Tombe construite dès l'Ancien Empire. Le mastaba comporte deux éléments distincts : une superstructure construite en briques crues ou en pierres et maçonnerie, de forme rectangulaire et une partie souterraine creusée dans le rocher. Un puits vertical relie les deux éléments.

II Principes physiques

Extraction des calcaires

L'extraction des blocs de calcaires se fait dans les carrières de Tourah et d'Assouan. A Gizeh, un calcaire grossier servait à construire l'énorme masse intérieure de la pyramide. A Tourah, sur la rive opposée du Nil, un calcaire fin homogène servait au revêtement final.

-Procédé utilisé pour l'extraction des blocs

1) préalablement dégagé sur 4 de ses faces, tracé exact du bloc ;
2) à l'aide du marteau et des ciseaux en doloriste, exécution d'une saignée dans laquelle sont enfoncés des coins de bois ;
3) les coins de bois sont mouillés abondamment et en gonflant fort, ils font éclater le calcaire suivant le tracé ;
4) obtention du bloc, qu'il ne reste plus qu'à ajuster et polir.

Coupe des pierres

Selon Hérodote, la construction des pyramides se serait établi sur 20 ans, la main d'œuvre se composant de 100 000 hommes renouvelés tous les 3 mois. La masse de main-d'œuvre ne fournissant que les travaux pénibles et dangereux, il fallait aussi des ouvriers très spécialisés pour obtenir une œuvre aussi grandiose et aussi parfaite, nous restons étonnés de la précision de la coupe de certains blocs fait comme au rasoir.

Il est probable que le cuivre fut employé à l'élaboration d'outils de toutes sortes destinés à la taille des blocs les plus tendres. Pour les blocs de forte dureté, le cuivre devait certainement subir diverses transformations destinées à le durcir. D'autres matériaux furent également employés pour la confection des outils, comme le bois, le basalte ou la diorite.

Différents corps de métiers et instruments utilisés pour la construction de la pyramide :

Transport des pierres

D'Assouan à Gizeh, le Nil permettait le transport d'énormes dalles de granit, sur les barques à fond plat construites à cet effet (5 à 6 mètres de long pour plus de 100 tonnes de charges). Les crues du Nil permettaient ainsi de s'approcher au plus près de la pyramide. La difficulté étaient d'acheminer ces blocs sur le bateau et ensuite de les y extraire pour les amener sur le site.

Acheminement des blocs de calcaires ver le chantier de la pyramide :

1)Chargés sur des petits traîneaux à patins, le bloc est glissé du haut de la carrière jusqu'à la rive, retenu par une nombreuse équipe.
2)Sur le plat, le traîneau en bois est tiré jusqu'à la rive, son parcours étant lubrifié sans cesse par du « petit lait » pour diminuer l'échauffement.
3)Emploi de leviers, pour faciliter des passages difficiles, et de rondins en bois eux aussi lubrifiés, en particulier pour le chargement des barques à fond plat destinées au transport sur le Nil et les canaux.
4)Pour le calcaire provenant de Tourah sur la rive opposée, ou pour les dalles de granit provenant d'Assouan à 700 km en amont, les barques sont halées par des équipes sur la rive, aidées d'attelages de bœufs. On profite de la période des crues pour s'approcher au plus près de la pyramide.
5)Puis, vient la remontée sur la chaussée maçonnée, pour atteindre le chantier de la pyramide.
Les cordes utilisées pour la traction étaient faites à partir du papyrus, par torsades successives jusqu'à obtenir le diamètre et la robustesse nécessaires au tractage.
Ces différents moyens de transports, étaient utilisés au fur et à mesure des situations et des besoins.

Traîneaux :

– avant : deux leviers du deuxième genre, actionnés à l'arrière à l'arrière des patins du traîneau, peuvent le faire progresser en produisant une poussée vers l'avant. Un ouvrier lubrifie le cheminement du traîneau : il verse de l'eau sur l'argile, constituant ainsi une surface de glissement qui réduit de 4 à 5 fois la force de traction nécessaire.

– après : le levier de halage à distance.
Un levier du deuxième genre peut être utilisé en traction par l'intermédiaire d'un cordage. Permet de produire une force maximum en supprimant l'encombrement d'une file de haleurs : 6 hommes actionnant le levier déplacent une charge de 20 000 kg alors qu'il fallait 23 haleurs pour produire le même travail.

Déchargement des pierres

Déchargement d'un monolithe de 30 tonnes facilité par les caractéristiques géométriques du traîneau :

III Construction

1. Fondation

Nivellement et arpentage

Après l'orientation de la base de la pyramide, il fallait procéder au nivellement de site :

Les arpenteurs délimitaient le pourtour exact de la pyramide par une tranchée qui était remplie d'eau pour obtenir un niveau parfait.
Cette tranchée était ensuite asséchée, le tracé du niveau de l'eau servait de repère d'arasement.
Le sol était arasé au niveau du tracé.
La tranchée comblée, l'opération de nivellement était terminée. Cette opération était répétée par quadrillage sur toute la surface de base de la pyramide.

2. Premier type de construction

a) Premier type de théorie

Sur le terrain nivelé était mis en place la première assise (niveau). Les difficultés ne commençaient qu'à partir de la seconde. Pour y élever les lourds blocs calcaires qui la composaient, se posait un problème de manutention.

Deux théories divergentes tentent d'expliquer de quelle manière ont été hissés des blocs pesant souvent plus d'une tonne, de degrés en degrés, jusqu'à 145 mètres, hauteur de la pyramide.

La première théorie fait apparaître un type d'engin de levage encore en usage de nos jours en Egypte, le Chadouf. Hérodote mentionne dans ses écrits : « …l'emploi de la machine facile à porter… ».

Toujours selon Hérodote, soit l'engin était démonté puis remonté à chaque degré, soit un engin à être utilisé se trouvait en place à chaque degré

Les 7 merveilles de l'égypte

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