Gratte-ciel : la recherche du colossal

L'histoire du gratte ciel

Le saviez-vous ? Le gratte-ciel, à proprement parler, naît aux États-Unis vers la fin du XIXe siècle. Lors de la reconstruction de Chicago à la suite d’un grand incendie, William Le Baron Jenney construit en 1885 le Home Insurance Building (42 mètres de haut, 11 étages) considéré comme le premier gratte-ciel de l'architecture moderne. Ce titre est disputé avec le New York Tribune Building, construit par l'architecte Richard Morris Hunt, en 1875 (79 mètres de haut, 18 étages).

C'est une course du plus haut building qui commence entre New York et Chicago. Arrêté par la crise économique des années 1930, le mouvement reprend dans les années 1960. Le 4 avril 1973, le World Trade Center conçu par l'architecte Minoru Yamasaki à Manhattan devient le plus haut gratte-ciel du monde (417 mètres de haut). En 1974, la Willis Tower à Chicago le dépasse avec ses 442,3 m de hauteur, c'est une véritable bataille qui se livre dans le ciel.                

                                                                                                                                            La conception d'un gratte-ciel

Un gratte-ciel est un immeuble très haut et très lourd qui repose sur une petite parcelle; le poids doit être réparti de façon à ce que le sol en reçoive le moins possible. Il y a 3 étapes importantes dans l'élaboration d'un building : les fondations, le choix de la structure et le choix des matériaux utilisés. Les fondations sont aménagées en fonction du type de sol (sol rocheux peu profond ou profond) et de l'air environnant. Le choix de la structure la plus adaptée, permet de définir la hauteur de l'ouvrage. La structure à noyau central est une technique extrêmement répandue. L'intégralité de la charge de l'immeuble est soutenue par un énorme pilier creux (20% de la superficie de chaque étage) en béton consolidé ou armé.

La structure en tube utilise la façade pour augmenter la résistance de l'édifice face aux forces extérieures, qui n'ont plus qu'un rôle esthétique. Ces façades sont comparées à de gigantesques murs porteurs en acier renfermant de nombreux piliers métalliques qui s'enfoncent directement dans le sol. Pour supporter le poids du gratte-ciel, l'idée du noyau central est reprise. Lorsque nous utilisons cette structure, le bâtiment ressemble à un mur creux avec des dimensions colossales.

La technique des prismes en faisceaux consiste à assembler plusieurs fines tours entre elles. En effet, utiliser plusieurs tours ayant chacune une structure respective permet à l’assemblage d’avoir une tour très solide surtout au niveau de sa base, et de construire plus de 100 étages.

Les trois différents matériaux utilisés sont l'acier, le béton et le verre qui ont des qualités différentes et complémentaires.

• L'acier est résistant à la force de traction, est facile à travailler, résiste aux chocs, s'avère écologique (durable dans le temps et recyclable) et est peu couteux. Cependant, il ne résiste pas à la corrosion et ne permet pas d'obtenir des formes très volumineuses.
• Le béton résiste aux forces de compressions.
• Le verre est un indispensable allié de l'architecture moderne ; sa fonction est davantage esthétique, mais protège l'édifice.
• Le béton armé, matériau le plus couramment utilisé est un assemblage de béton et d'acier. Comme leurs fonctions se compensent, ce mélange est très résistant.

Burj Khalifa, la tour de la démesure  

Avec ses 828 mètres de haut, soit 163 étages, la Burj Khalifa est la plus grande tour du monde. Conçu par le groupe Emaar, elle a pour but de placer Dubaï au centre de la finance mondiale.

Pour construire une tour vertigineuse Emaar a fait appel au cabinet d'architecte SOM, qui a proposé la structure du noyau renforcé. Ce noyau en hexagone est fortifié par trois ailes permet une résistance à la force de torsion malgré cette grande hauteur. Pour monter les murs ils ont appliqué la technique du coffrage grimpant, système de coffrage vertical permettant une progression très rapide de l'ouvrage par levées successives en prenant appui sur une structure en béton déjà réalisée. Par dessus on ajoute de l'acier de construction.

Cet édifice pèse 500 000 tonnes, ce qui favorise l'affaissement sur un sol non rocheux. 192 pieux spéciaux, dont les parois ont une forte adhérence au sol vont donc être installé à 50 mètres de profondeur pour soutenir une dalle de béton.