Découvrez les amortisseurs de tremblement de terre sur le plus récent gratte-ciel de LA

Eric Adams

Bien que souvent oublié au milieu du spectacle qu'est Hollywood, Sunset Boulevard et Beverly Hills, le centre-ville de Los Angeles (#DTLA) est en pleine renaissance. Le Wilshire Grand Center, un gratte-ciel scintillant de 73 étages et de 1 100 pieds de haut, en voie d'achèvement, se trouve à l'extrémité ouest du centre-ville. Le bâtiment qui modifie l'horizon sera une merveille de haute technologie lors de son ouverture l'année prochaine, avec 16 ascenseurs rapides à deux étages, de vastes murs d'éclairage LED dynamique pour cette ambiance Blade Runner et un système de récupération d'eau pour irriguer son aménagement paysager. Avec sa flèche, ce sera le plus haut bâtiment à l'ouest de Chicago1.

Mais la tour d'hôtel, de bureaux et de vente au détail d'un milliard de dollars, financée par Korean Air, sera également l'une des plus avancées au monde en matière d'ingénierie sismique, ce dont tous les bâtiments de la région doivent s'inquiéter. Il utilise des contreventements massifs, des volumes océaniques de béton et de nombreuses ingénieries intelligentes pour l'aider à résister aux tremblements, même ceux plus importants que le tremblement de terre dévastateur de Northridge en 1994. Mais en plus de la résistance sismique, il devra également gérer les forces du vent que les autres bâtiments n'ont pas, en raison de sa forme inhabituelle. "C'est un grand bâtiment, et parce que c'est un hôtel avec toutes les chambres donnant sur l'extérieur, il est très élancé", explique Chris Martin, PDG de la société de design AC Martin Partners, qui a contribué à façonner le paysage architectural de Los Angeles pendant un siècle. "Donc, si vous prenez un bâtiment mince et très haut dans un environnement sismique et que vous tenez compte du vent, ce sera une structure très dynamique, avec beaucoup de mouvements d'en haut et d'en bas."

Pour s'assurer que la tour puisse supporter de telles forces en toute sécurité, y compris la flexion et l'inclinaison avec le vent, les ingénieurs ont utilisé des simulations informatiques pour stresser un modèle numérique de la structure. Le Wilshire devra résister à des tremblements de terre d'une magnitude d'environ 7,4, qui pourraient être générés par la faille de San Andreas à 46 miles de distance, bien qu'une ligne de faille à seulement un quart de mile du site, l'Upper Elysian Park Thrust, puisse provoquer un séisme de magnitude 6,4. La solution : un noyau central massif et rectangulaire avec des murs jusqu'à quatre pieds d'épaisseur, mesurant 32 pieds d'un côté et 128 de l'autre. Le noyau stabilise le bâtiment contre les forces sismiques et éoliennes et fournit un ancrage pour les éléments structurels fixés aux murs extérieurs. Il atteint cinq niveaux sous terre puis 850 pieds dans les airs. La fondation devait être particulièrement robuste pour aider à stabiliser le bâtiment en cas de tremblement de terre, et il s'agissait de la plus grande coulée de béton continue de l'histoire, avec 2 100 camions de béton déversant 82 millions de livres au début de 2014 pour créer la fondation en béton de 17,5 pieds d'épaisseur.

Lauren Goode

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Julien Chokkattu

Chevalier

Le noyau est complété par trois anneaux de renforts résistants aux boucles à plusieurs étages, qui se verrouillent dans ses parois épaisses. Ces structures semblables à des amortisseurs sont fixées aux étages des niveaux 27, 53-59 et 702 et s'étendent en diagonale sur trois étages ou plus jusqu'aux colonnes de périmètre en acier sur le bord extérieur. "Ils se plient dynamiquement et absorbent une énergie qui serait normalement destructrice", explique Martin. Selon l'ingénieur Leonard Joseph, directeur de Thornton Tomasetti, l'une des deux sociétés d'ingénierie qui ont collaboré à la stratégie de résistance sismique du bâtiment, lors d'un tremblement de terre majeur à Los Angeles, les stabilisateurs en acier conventionnels généreraient d'énormes forces, suffisamment importantes pour endommager les colonnes et les murs centraux où ils se fixent. (L'autre était Brandow & Johnston, Inc.)

Les ingénieurs ont donc utilisé des bretelles qui cèdent, s'étirent et s'écrasent comme de la tire. Chacun a une longue barre d'acier, reliée à la structure à chaque extrémité. La barre reçoit un revêtement glissant spécial avant d'être enfermée dans un tuyau en acier rempli de béton, de sorte qu'elle reste droite sous pression. Mais il peut encore s'étirer et "se resserrer" - ou devenir plus étroit - à mesure que les molécules de fer dans l'acier changent de position. Lorsqu'il est déformé au-delà de sa limite élastique, le métal devient chaud, transformant l'énergie cinétique du mouvement en énergie thermique. "Vous pouvez ressentir cet effet lorsque vous pliez et dépliez à plusieurs reprises un trombone", explique Joseph. "La même chose se produit lorsque la longue barre d'acier intérieure d'une attelle résistante aux boucles passe par l'étirement et l'écrasement." Cela absorbe l'énergie et amortit le mouvement de la structure.

Bien que ces croisillons aient été utilisés auparavant, le regroupement de quatre énormes croisillons dans un groupe a créé le système de capacité la plus élevée au monde, avec une limite d'élasticité de 8,8 millions de livres par stabilisateur. (C'est assez solide pour suspendre 110 camions entièrement chargés.) Tout comme il est nécessaire lors de l'installation d'amortisseurs dans une voiture, les entretoises les plus hautes ont dû être compressées pour l'installation, ce qui a nécessité de les charger avec 1 million de livres de force chacune. Les structures spectaculaires, avec leurs énormes boulons et leur forme profilée, seront laissées exposées dans le cadre de la décoration intérieure.

Toute cette ingénierie soutiendra un bâtiment conçu pour être vécu de haut en bas. Les ascenseurs emmèneront les clients au 70e étage en seulement 50 secondes, où l'InterContinental Downtown Los Angeles gardera son hall --- les clients prendront en fait l'ascenseur jusqu'à leurs chambres. Au-dessus du hall se trouve un penthouse en forme de voile de 100 pieds de haut construit en verre et en acier, avec un éclairage extérieur spectaculaire la nuit. Cette fonctionnalité --- conçue pour imiter Half Dome dans le parc national de Yosemite --- fait du Wilshire le premier gratte-ciel de la ville sans toit plat : les bâtiments de LA sont depuis longtemps tenus d'accueillir des héliports pour les évacuations d'urgence, mais les sauvetages réussis sur les toits sont rares3, de sorte que l'entreprise a demandé avec succès de supprimer cette exigence, à condition d'installer un escalier de secours supplémentaire dédié.

Le toit aura également une place en plein air pour que les clients puissent profiter de la vue et du climat de Los Angeles. "Je veux que tous les Angelenos regardent cela avec fierté et sachent que cela a été construit pour eux, et je veux qu'ils aillent sur le pont du 73e étage et profitent du plein air et des vues jusqu'à l'île de Catalina", a déclaré Martin. Planant à 178 pieds au-dessus d'eux se dressera la flèche blanche perforée du bâtiment, récemment achevée, illuminée par un éclairage coloré programmable.4

En cas de tremblement de terre, les habitants de ces étages supérieurs seront transportés. "Tout le monde sera secoué à la fois physiquement et émotionnellement", dit Joseph. "Plus vous êtes haut dans un bâtiment - n'importe quel bâtiment - plus l'effet de secousse sera important." L'accélération maximale calculée au sommet de la tour est d'environ 4 g, comparable à celle d'un lancement de navette spatiale. "Mais c'est un mouvement de va-et-vient, donc personne ne va en orbite." Au sommet du Wilshire, toute l'énergie d'une faille en colère donnera l'impression de se balancer et de se trémousser.

1MISE À JOUR 14h45 Eastern 13/09/16 : Cette histoire a été mise à jour pour refléter le fait que le Wilshire Grand sera le plus haut bâtiment à l'ouest de Chicago et du fleuve Mississippi, pas de Denver.2Les croisillons supérieurs s'étendent du 70e au 72e étage, pas le 73e. 178 pieds, et non 160 pieds, s'étendant au-dessus de la hauteur de la voile.