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La Shanghai Tower
Une tour conçue à partir de « produits locaux » - © © Gensler

Diaporama

La Shanghai Tower

le 18/09/2014  |  Architecture

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Une tour conçue à partir de « produits locaux »

© © Gensler

Mastodonte d’acier, de béton et de verre, le gratte-ciel de 630 mètres de hauteur, conçu par l’agence d’architecture américaine Gensler ne se distingue, à première vue, que par sa forme, de ses petites sœurs du Financial district de Shanghai – la tour Jim Mao (400m) et le Shanghai world financial center (500m). Mais si l’équipe de maîtrise d’œuvre ne s’est pas tournée, pour construire la tour la plus haute de Chine, vers des matériaux biosourcés, elle a tout de même cherché à réduire son énergie grise – quantité d’énergie nécessaire à la production, au transport et à l’assemblage des matériaux de construction. Une partie des matériaux est recyclée et tout le reste provient d’un périmètre délimité par un cercle de 800km de diamètre autour de la tour.

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Capable de résister aux typhons

© © Gensler

Shanghai est située dans une région où les typhons sont fréquents, c’est pourquoi les ingénieurs structures de la société américaine Thornton Tomasetti ont fait reposer le bâtiment  de 130 étages, sur plus d’un millier de pieux, supportant un matelas de béton de 6 mètres d’épaisseur. Pour réaliser cela, les ouvriers ont coulé du béton, sans arrêt, pendant 60 heures, ce qui représente  60 000 m3 de béton déversé. Pour élever la tour jusqu’aux nuages, plusieurs solutions constructives ont été simulées dans le logiciel "Revit Structure". C’est finalement autour d’une colonne vertébrale en béton reliée par des bras d’acier à des colonnes de 5 x 4 mètres que le gratte-ciel franchit les 600m.

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Une rotation pour perdre du poids…

© © Gensler

Un important travail de conception sur l’enveloppe du bâtiment a permis d’optimiser la quantité de matière première nécessaire. Plus d’une douzaine de maquettes de tours tournant sur elles-mêmes ont été testées en soufflerie et les analyses ont montré que la rotation de 120° entre la base et le sommet était la plus efficace. Autre spécificité, une entaille qui court sur toute la hauteur du gratte-ciel permet d’interrompre le tourbillonnement des vents autour de l’édifice. Ce parapet qui descend en spirale tout le long du bâtiment collectera l’eau de pluie qui servira à alimenter le système de climatisation.  Au final, cette forme asymétrique allège la structure nécessaire pour résister aux typhons qui frappent régulièrement l’Est de l’Asie. L’équipe de maîtrise d’œuvre parle de 40 millions d’euros de matériaux économisés.

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…Sans trop éblouir ses voisines

© © Gensler

A Shanghai, on ne construit pas sans penser à ses voisins. La réflexion du soleil des parois vitrées doit être prise en compte et réduite de manière à minimiser l’éblouissement sur les bâtiments situés autour. Des calculs réalisés avec le logiciel Ecotect ont montré qu’une disposition décalée de panneaux de verre, plutôt qu’un assemblage sur le même plan sur toute la hauteur, permettait de fortement limiter la réflexion des rayons du soleil.

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Un lourd et indispensable pendentif

© © Gensler

Bien que le dessin du bâtiment allège fortement la structure, une tour de cette taille ne peut se passer d’un « lourd » système visant à amortir ses mouvements. Le système implanté au 125eme étage pour limiter le tangage de la tour en cas de vents forts – source d’inconfort pour les usagers du bâtiment et surtout d’usure de la structure –  associe l’électromagnétisme à un amortisseur harmonique classique – plus connu sous son nom anglais Tuned mass damper. Actuellement en cours d’installation, le dispositif consiste à suspendre une boule d’acier, rattachée à la structure et oscillant en opposition de phase avec cette dernière, au-dessus de 100 m² de plaques de cuivre et d’aimants. Ce damier géant générera ce qu’on nomme dans le jargon des physiciens, des courants de Foucault qui permettront de contrôler les déplacements de la boule. Ainsi, le tangage de la Shanghai Tower sera réduit de 20 % et l’accélération de ses mouvements abaissée de 40%.

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Des atriums pour limiter les besoins en frigories et en calories

© © Gensler

L’enveloppe qui donne la forme de la tour n’est que la seconde peau du bâtiment. Une première enveloppe enferme les volumes climatisés et chauffés. L’espace entre cette double peau - qui offre à intervalles réguliers de vastes atriums végétalisés sur toute la hauteur de la tour – sera ventilé avec l’air expulsé des espaces centraux, et jouera le rôle de tampon thermique. Durant les étés torrides que connaît Shanghai, l’air frais sortant des volumes climatisés abaisse leur température. Et, lors des hivers, qui peuvent voir la température approcher le zéro degré, c’est de l’air chaud qui sortira des volumes chauffés et qui viendra freiner la chute de la température dans les atriums.

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Une couronne d’éoliennes

© © Gensler

La Shanghai Tower devrait être livrée avant la fin de l’année. L’équipe de maîtrise d’œuvre, qui vise le niveau gold de la certification américaine Leed, a également envisagé de faire du sommet de la tour un mini parc éolien qui fournira la quantité d’électricité nécessaire pour éclairer le bâtiment la nuit. Dans les semaines qui viennent, plusieurs dizaines de micro-éoliennes à axe vertical seront installées à plus de 500m d’altitude.
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