Buildings

Des fondations solides : la clé pour construire des villes à forte densité

Culminant à 828 mètres, la tour Burj Khalifa de Dubaï est le plus haut bâtiment du monde. Son système de support intègre un cœur composé d’un faisceau de tubes soutenu par trois ailes. Ce système est solide, mais qu’est-ce qui le soutient ? Ce sont les fondations, éléments clés et pourtant invisibles des villes verticales modernes. Les concepteurs des fondations de Burj Khalifa ont fait face à une épaisse couche de roche mère très molle et à des eaux souterraines très corrosives et salées. La solution ? Ils ont enfoncé 192 pieux en acier épais à 50 mètres de profondeur et déversé 45 000 mètres cubes de béton. Cette structure était en grande partie résistante à l’eau salée et protégée par une barrière cathodique anticorrosion.
Buildings
Des témoins de la durabilité urbaine - De nos jours, l’aménagement urbain pose les bases des villes de demain, leur insufflant l’inspiration nécessaire en termes de durabilité, de décisions écologiques et de mode de vie responsable.
236 vues

Fait le 21/09/2018

Des gratte-ciel innovants dans les zones humides de Chicago

Les fondations des bâtiments ont toujours été complexes. Par exemple, Chicago est bâtie sur un terrain marécageux composé de sédiments et d’argile. La ville a pourtant été – et est toujours – l’un des pionniers dans la conception de hauts immeubles.

Les premiers constructeurs à Chicago ont tout simplement essayé de faire « flotter » les bâtiments lourds sur le sol. Résultat : les fondations se sont fissurées et les sols se sont révélés irréguliers à cause du « tassement différentiel ». Les colonnes de support souterraines peu profondes ont aidé, mais elles n’ont pas été suffisantes. Une autre méthode ancienne a été de superposer toute une série de rails en acier en forme de pyramide pour former un « grillage ».

Deux grandes avancées ont fini par avoir lieur. Les ossatures porteuses en acier ont remplacé les murs extérieurs lourds comme système de support principal à la surface, et la technologie a évolué pour permettre le forage en profondeur jusqu’à la roche mère.

Chicago River

Études géotechniques : le véritable travail de préparation

Ancrer les hauts bâtiments dans la roche mère est idéal mais peut être plus difficile qu’on ne le pense ! La roche est parfois très profonde. Si profonde que dans des villes comme Las Vegas et Houston, les ingénieurs essaient encore de la trouver. À Kuala Lumpur, les tours Petronas n’ont pas été construites sur le site d’origine à cause des irrégularités de la roche. Enfin, The Shard à Londres est ancrée dans une couche de sable dur.

De nombreux ingénieurs ont plutôt ancré les bâtiments dans l’horizon induré, la couche compacte d’argile située au-dessus de la roche mère. Certaines fondations ont réparti la charge sur une couche encore plus élevée appelée la « croûte sèche ». Les études géotechniques révèlent les options disponibles. Elles sont généralement réalisées à l’aide de capteurs à distance et de caméras, car il est trop dangereux d’effectuer en personne les inspections à cause des poches de méthane et de l’eau pressurisée.

Les inconnus bien connus : la météo et la géologie

Les études géotechniques consistent également à évaluer les charges verticales et horizontales potentielles causées par la géologie et les conditions météorologiques locales. Cela a pris huit mois pour Taipei 101 dans la ville de Taipei, où le risque de typhons et de tremblements de terre est élevé. Les vents forts étaient également un facteur en raison de la hauteur du bâtiment, qui culmine à 508 mètres. La construction des fondations a ainsi été prolongée de 15 mois !

Les tremblements de terre nécessitent de bonnes fondations et des mesures supplémentaires. Taipei 101 utilise un amortisseur harmonique de 728 tonnes au sommet de la tour. Les amortisseurs sont également utilisés pour tester les composants des bâtiments en imitant les effets qu’exercent sur eux les conditions extrêmes. Par exemple, les tours de test de thyssenkrupp Elevator à Zhongshan en Chine et à Rottweil en Allemagne incorporent des amortisseurs de masse actifs pour garantir la sécurité des ascenseurs.

Building Foundations

Creuser dans la terre

Une fois les études préliminaires achevées, on peut commencer à creuser ! Si la roche mère est proche de la surface, les constructeurs creusent à l’intérieur pour y ancrer le bâtiment. Dans tous les cas, des colonnes ou des pieux étroits sont enfoncés dans le sol. Ceux-ci sont généralement en acier ou en béton renforcé. Ils sont soit préfabriqués hors site, soit coulés dans des trous préalablement forés.

Les pieux qui transfèrent la charge du bâtiment dans la roche mère ou dans d’autres sols durs sont appelés « pieux travaillant en pointe ». Les pieux à frottement sont utilisés là où le sol plus dur est trop profond, et ils transfèrent la charge du bâtiment dans le sol environnant le long du pieu.

Les pieux peuvent ainsi supporter une grande dalle ou un radier. Par exemple, The Shard repose sur une grande dalle de béton maintenue par des centaines de pieux en béton. La Azteca à Mexico a utilisé un radier sur pieux pour ancrer la structure dans une couche d’argile profonde hautement compressible. Une bonne initiative, car Mexico est littéralement en train de couler ! C’est l’une des nombreuses villes à épuiser ses réserves d’eau souterraine sans se soucier de son avenir.

The Shard, Burj Khalifa, Taipei 101, Les tours Petronas, et Tour de test de thyssenkrupp Elevator à Zhongshan, en Chine.

Au-delà des fondations

Pour avoir des fondations solides, les nouveaux bâtiments continueront de combiner un design innovant aux dernières technologies. Par exemple, la Bionic Tower de 1 200 mètres de haut, encore à l’état de projet, utilisera des supports de fondation semblables au système des racines d’un arbre !

Les bonnes fondations des bâtiments sont essentielles, mais elles ne sont qu’un aspect d’une vision globale, qui inclut la planification urbaine stratégique, les documents techniques unifiés applicables, la responsabilité et la participation démocratique. Ensemble, ces éléments constituent les fondations solides d’une vie urbaine à forte densité à la fois moderne et viable.

Image Credit:

Chicago, photo by Colin Maynard, taken from unsplash.com

Dam, photo by Alex Bagirov, taken from unsplash.com

Building foundation, photo by Ivan Bandura, taken from unsplash.com

The Shard, photo by Fred Mouniguet, taken from unsplash.com

Burj Khalifa, photo by Ashim D’Silva, taken from unsplash.com

Taipei 101, photo by Remi Yuan, taken from unsplash.com

Petronas Towers, photo by Izuddin Helmi Adnan, taken from unsplash.com