La technologie à la vue de tous : les gratte-ciel

Il est difficile d’imaginer que pendant des milliers d’années, la Grande Pyramide de Gizeh ait été la plus haute structure artificielle du monde. Cependant, comme la cathédrale de Lincoln et le Washington Monument, qui détenaient également ce titre, ceux-ci ne sont pas considérés comme des gratte-ciel car ils n’offraient pas d’espace de vie ou de travail aux gens. Mais en plus de fournir des espaces d’habitation, de vente au détail ou de bureau, les gratte-ciel partagent également une caractéristique commune qui explique pourquoi ils sont même possibles : la construction à ossature d’acier.

Vous êtes-vous déjà demandé pourquoi les pyramides apparaissent dans tant de civilisations anciennes ? La réponse est l’ingénierie. Vous construisez quelque chose. Ensuite, vous construisez quelque chose par-dessus. Ensuite, vous répétez. C’est tout simplement logique. Mais chaque couche supérieure ajoute du poids à toutes les couches inférieures, vous devez donc continuer à devenir plus petit. Construire un gratte-ciel de 381 mètres comme l’Empire State Building avec des murs autoportants signifierait que les murs du rez-de-chaussée seraient massifs. L’acier vous permet de contourner ce problème.

Dans l’Antiquité

Vous pourriez penser que les immeubles de grande hauteur sont une chose moderne, mais ce n’est pas vrai. Les gens semblent avoir développé le meilleur de leurs capacités depuis très longtemps. Certaines structures romaines mesuraient jusqu’à dix étages. Les Romains construisaient si haut qu’Auguste essaya même de limiter la hauteur des bâtiments à 25 mètres – probablement après quelques accidents. Au XIIe siècle, Bologne comptait jusqu’à 100 tours, dont une mesurait près de 100 mètres de haut.

Il existe de nombreux autres exemples, notamment des structures en briques crues s’élevant à 30 mètres au Yémen et des structures égyptiennes du XIe siècle s’élevant à 14 étages. Dans certains cas, la construction était due au coût ou à la disponibilité de la propriété. Dans d’autres, il s’agissait de rester à l’intérieur d’un mur défensif. Mais quelle qu’en soit la raison, les murs autoportants ne peuvent atteindre qu’une certaine hauteur avant de devenir impraticables.

Ainsi, les charpentes en acier et en fer ont attiré l’attention du public avec des choses comme le Crystal Palace de Joseph Paxton en 1851 et la Tour Eiffel de Gustav en 1887.

Cadres en acier

L’endroit exact où apparaît le premier gratte-ciel moderne est un sujet de débat brûlant, si vous êtes un passionné de gratte-ciel, et une charpente en acier à elle seule n’est probablement pas suffisante. L’un des candidats est le Flaxmill de 1797 à Shrewsbury, en Angleterre. Ce n’était que partiellement une charpente en fer, mais c’était un indice de ce qui allait arriver. Cependant, avec ses cinq étages, ce n’était pas ce que nous pourrions considérer comme un gratte-ciel. En outre, la charpente en fer était davantage destinée à empêcher les incendies dans le moulin et non à maintenir une structure haute.

Un autre type de gratte-ciel est apparu à Liverpool en 1864. Oriel Chambers n’était pas particulièrement haut, avec cinq étages, mais il utilisait une charpente en acier et, comme les murs ne supportaient pas de charge, il contenait de nombreuses fenêtres. Les critiques ont réagi négativement à tout ce verre, mais l’avenir prouverait que les « murs-rideaux » en verre seraient une conception très réussie.

autres considérations

Le simple fait de construire une structure haute n’est qu’une partie du problème lié à la réussite d’un gratte-ciel. Une chose dont vous avez vraiment besoin est un ascenseur. Otis a créé l’ascenseur de sécurité en 1857, bien que les ascenseurs pour passagers attendront jusqu’en 1870. Vous avez également besoin d’un moyen de gérer l’eau et d’un plan de sécurité incendie.

Même avec des cadres en acier, augmenter la hauteur signifie des colonnes métalliques plus épaisses. Dans les années 1960, un ingénieur bangladais, Fazlur Rahman Khan, a remplacé de nombreuses grandes colonnes intérieures par des colonnes plus petites en acier et en béton, formant ainsi une structure en forme de tube. Cela nécessite moins de matériau et améliore la résistance. Par exemple, la Willis Tower (anciennement Sears Tower) utilise environ 66 % de l’acier utilisé par l’Empire State Building, mais elle est plus haute de plus de 60 mètres.

Les autres problèmes qui surviennent proviennent de forces extérieures. Le vent poussant contre une grande partie de la surface a plus de force que vous ne le pensez, c’est pourquoi certains gratte-ciel ont des entrefers pour réduire la charge. De minuscules vibrations au bas de la tour peuvent également provoquer des mouvements importants au sommet, c’est pourquoi certains bâtiments incluent des amortisseurs de masse pour réduire le balancement.

Le Dr Ed Glaeser de l’Université Harvard affirme qu’il ne serait pas possible d’avoir des gratte-ciel sans métal bon marché et de haute qualité, issu des progrès industriels liés aux machines à vapeur et aux ascenseurs. Il affirme également qu’il n’y a pas un seul créateur du gratte-ciel, mais plutôt une collaboration de personnes très intelligentes travaillant pour résoudre un problème.

Alors, Le Premier ?

Parce que « gratte-ciel » n’est pas un terme précis, il y a un débat sur ce qui était réellement le premier. Le Home Insurance Building à Chicago est à une voix. En 1885, c’était un record de 42 mètres de haut. Cependant, certains diraient que l’Equitable Life Building de Manhattan, datant de 1870, devrait détenir le titre. Il possédait le premier ascenseur commercial pour passagers et comptait neuf étages. Il mesurait environ 40 mètres de hauteur. D’autres plaident en faveur du Tower Building de 1889 à Manhattan.

Le Tower Building comptait 11 étages et les sept derniers étaient à ossature de fer. Il a été construit par nécessité. Le terrain disponible sur Lower Broadway ne mesurait que six mètres et demi de large. Les bâtiments élancés, c’est-à-dire ceux qui ont un faible rapport base/longueur, nécessitent une attention particulière.

Les gratte-ciel aujourd’hui

Selon la façon dont vous définissez les gratte-ciel, de nombreuses villes disposent aujourd’hui d’un horizon rempli de gratte-ciel. Il existe 14 villes dans le monde qui comptent plus de 100 bâtiments de plus de 150 mètres de haut. Hong Kong est en tête et New York est en troisième position. La seule autre ville américaine sur la liste est celle où le gratte-ciel est en grande partie originaire : Chicago. Il est cependant 11 places derrière New York. Cependant, de nombreuses autres villes comptent un nombre respectable d’immeubles de grande hauteur, et de nouveaux bâtiments en sont construits chaque jour.

Le plus haut du monde, à l’heure actuelle, est le Burj Khalifa à Dubaï, mesurant 828 mètres. C’est près de deux fois la taille de l’ancienne tour Sears, le plus haut bâtiment du monde depuis de nombreuses années. Bien entendu, il faut être prudent lorsque l’on fait des comparaisons. Certains gratte-ciel ont une hauteur de « vanité » car ils revendiquent un élément de structure qui ne fait pas vraiment partie du bâtiment. Par exemple, l’Empire State Building possède un dirigeable de 61 mètres de haut qui, en dehors du fait qu’il ait été utilisé par King Kong, n’a probablement été installé que pour devenir plus haut que le Chrysler Building. Cette photo du dirigeable Los Angeles amarré là-bas en 1930 ? Faux, comme vous pouvez le voir dans la vidéo du Wall Street Journal ci-dessous. Je suppose que vous n’aviez pas besoin de PhotoShop pour retoucher une photo en 1930. Le dirigeable Goodyear Columbia a réussi à abaisser quelques journaux jusqu’au sommet du bâtiment, mais n’a pas pu répéter l’exploit en raison des vents qui soufflaient toujours autour du bâtiment.

Habituellement, lorsque l’on parle ici d’architecture, on parle de CPU. Mais pas toujours. Les gratte-ciel sont un excellent exemple de la façon dont les visions humaines en matière de conception doivent parfois attendre que l’ingénierie rattrape leur retard.