Génie civil

Les plus hauts gratte-ciel du monde sont en fait constitués de `` hauteur de vanité ''

Les plus hauts gratte-ciel du monde sont en fait constitués de `` hauteur de vanité ''

Avoir le titre de gratte-ciel le plus haut du monde est une réussite exemplaire pour les développeurs du monde entier. Depuis que nous avons commencé à construire verticalement, nous sommes en compétition pour voir qui peut construire la structure la plus haute.

Les hauteurs des gratte-ciel ont explosé ces dernières années grâce à une ingénierie avancée et à un investissement monétaire renouvelé. Cependant, la plupart des bâtiments les plus hauts du monde cachent un sale secret: ils ne sont pas vraiment aussi hauts.

Qu'est-ce qui rend ces bâtiments si hauts?

Les points les plus hauts des bâtiments les plus hauts du monde atteignent en fait des hauteurs stupéfiantes, mais la partie de construction réelle le fait rarement. Les développeurs ont longtemps placé des flèches ou des tours au-dessus des gratte-ciel pour se démarquer de la concurrence et remporter le titre du plus haut bâtiment du monde. Ces pinacles ajoutent souvent des centaines de pieds à la hauteur des bâtiments, le tout à un coût relativement faible. Ils réduisent également la complexité de l'ingénierie.

Le Council on Tall Buildings and Urban Habitat, CTBUH, a étudié tous les bâtiments les plus hauts du monde et a trouvé des données intéressantes. Ils ont découvert que près de 60% des bâtiments les plus hauts du monde, appelés supertalls, ne seraient en fait pas des supertalls sans espace supplémentaire inutile, comme des flèches. L'organisation appelle cette hauteur inutile «hauteur de vanité».

Un regard plus attentif sur les hauteurs de vanité

Prenons par exemple le Burj Khalifa, l'actuel détenteur du titre le plus haut du monde. Il se tient à 828 mètres de haut de la base au sommet de la flèche. Cependant, l'étage occupé le plus élevé ne monte que 585 mètres. Cela signifie qu'il y a 244 mètres d'espace non occupable sur le gratte-ciel qui le rend autrement si haut. Cela équivaut à environ 29% de la structure.

La tour Bank of America à New York est encore pire. Cette structure se dresse 366 mètres de haut, une hauteur autrement respectable pour un grand bâtiment. Cependant, les planchers utilisables s'arrêtent à seulement 235 mètres, ce qui signifie que 131 des 366 mètres de hauteur sont laissés inutilisables. Cela équivaut à 36% de l'ensemble du bâtiment. Cela peut sembler mauvais, mais ce n'est même pas le pire supertall en termes d'espace gaspillé au monde. Cet honneur, ou plutôt cette déception, revient au Burj al Arab.

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Le Burj al Arab se tient à 321 mètres grand et est l'hôtel le plus haut du monde. Vous avez probablement vu des photos de la construction frappante du bâtiment, mais vous remarquerez que le sommet est principalement constitué de peluches architecturales. Tout ce duvet équivaut à 124 mètres d'espace non occupable - ou 39% de la hauteur de la structure entière.

Vous pouvez voir que ce problème ne se limite pas uniquement à ces bâtiments dans le tableau ci-dessous. 95 hors de 360 mètres du bâtiment Pinnacle est toute vanité ou 27%. Emirates Tower One a 113 hors de 355 mètres comme espace de vanité ou 32%. Enfin, la tour Zifeng de 450 mètres de haut a 133 mètres de hauteur non occupable ou 30% de toute la structure. Il s'agit d'un problème incroyablement persistant en ce qui concerne les structures supertall.

Ces découvertes du CTBUH signifient que même si ces structures sont encore hautes, leur hauteur n'est pas aussi impressionnante. Il faut beaucoup moins d'ingénierie pour construire ces espaces inoccupables et, par conséquent, leur création est presque toujours un stratagème pour remporter le titre de plus grand du monde.

Le problème de la hauteur de la vanité n'est pas nécessairement nouveau, mais il s'aggrave. Le bâtiment Chrysler est 21% hauteur de la vanité et l'Empire State est 2% hauteur de la vanité. Ce sont quelques-unes des premières structures à lancer la tendance dans les années 1930. C'est à cette époque que la compétition pour le plus haut bâtiment du monde a commencé à se réchauffer et ne s'est accélérée qu'au XXIe siècle. La volonté de l'humanité d'avoir la chose la plus grande et la plus haute signifie que parfois les ingénieurs rendent les bâtiments plus hauts qu'ils ne devraient vraiment l'être.

Y a-t-il quelque chose à l'intérieur de la hauteur de la vanité des bâtiments?

Après avoir découvert l'espace libre au sommet de la plupart des gratte-ciel modernes, vous vous demandez peut-être s'il y a quelque chose en haut. La reponse courte est oui.

Au sommet de la plupart des gratte-ciel modernes se trouve ce qu'on appelle un amortisseur de masse accordé, ou TMD. Cet appareil aide à stabiliser la hauteur du bâtiment lorsqu'il se balance dans les vents ou lors de tremblements de terre.

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Il convient de noter cependant que, en référence à la "hauteur de vanité", les structures les plus hautes du monde auraient encore un TMD dans la plupart des cas si elles n'avaient pas autant de hauteur de vanité. C'est à dire que simplement parce qu'il y a quelque chose d'utile dans la soi-disant hauteur de vanité, la hauteur elle-même est plutôt inutile.

Revenant aux amortisseurs de masse accordés, ce sont essentiellement des masses géantes en forme de boule suspendues pour contrer les forces dynamiques du bâtiment.

L'amortisseur de chaque bâtiment est adapté à cette structure particulière. Cela signifie que lorsque la fréquence structurelle du bâtiment est excitée, l'amortisseur commence à résonner. Cependant, le registre résonne parfaitement déphasé avec le bâtiment. Si la structure oscille vers la droite, l'amortisseur oscille parfaitement vers la gauche. Cette action contrecarre le balancement du bâtiment et dissipe l'inertie de l'amortisseur dans la structure.

Le concept d'amortisseurs de masse réglés a été appliqué pour la première fois à la conception des structures au début des années 1900. Au début, cependant, l'idée a été appliquée à la structure des navires pour atténuer les roches et les vibrations de la coque. Ce n'est que vers le milieu du siècle que les amortisseurs de masse réglés ont été utilisés pour la première fois dans les structures.

Au début, ils étaient utilisés pour contrer les forces propres aux bâtiments très hauts. Des charges dynamiques comme des milliers de personnes se déplaçant à l'intérieur à la fois, ou de grandes forces de vent poussant sur la grande surface des gratte-ciel. À la fin des années 1950, ces amortisseurs de masse ont été mis en œuvre pour contrer les forces sismiques.

La meilleure façon de penser au fonctionnement des amortisseurs de masse accordés est la vibration harmonique. En réglant la manière dont la grande masse physique est maintenue en place, vous pouvez la faire bouger d'une manière parfaitement harmonieuse avec les mouvements du bâtiment. Cela n'annule pas complètement le mouvement du bâtiment, mais cela rend les pics et les vallées beaucoup moins intenses.

Quand il s'agit de chargement structurel, c'est une bonne chose. Des forces vives, rapides et importantes peuvent rapidement détruire un bâtiment, mais si vous ralentissez l'impact de ces forces sur une plus longue période de temps, le bâtiment peut absorber et se déplacer selon ses besoins. C'est à bien des égards comme des zones de déformation dans une voiture.

L'amortisseur de masse accordé est la zone de déformation des gratte-ciel, absorbant les forces intenses et les répartissant pour aider l'ensemble du bâtiment à ne pas bouger ou réagir autant.

Ainsi, au sommet de ces bâtiments très hauts se trouvent des amortisseurs de masse géants et peut-être des équipements mécaniques. Pour la plupart, cependant, leur conception est celle de la vanité. Après tout, avoir le titre de bâtiment le plus haut du monde est tout un exploit.


Voir la vidéo: Comparaisons des Bâtiments les Plus Grands (Septembre 2021).