Les tours de demain, Mémoire de Master 2 Ingénierie immobilière, 2008

Master 2 Ingénierie de l’immobilier AFSMI - Paris X Nanterre

Les tours de demain

« Le progrès est la réalisation de nos utopies » Oscar Wilde

Carole Lillo Promotion 2008

Carole Lillo_Mémoire _Les tours de demain _septembre 2008

Master 2 Ingénierie de l’immobilier – Paris X Nanterre – AFSMI

TABLE DES MATIERES 1

INTRODUCTION ....................................................................................................................................... 8

2

QUESTION DE VOCABULAIRE............................................................................................................. 9

3

BRÈVE HISTOIRE DES TOURS ........................................................................................................... 10 3.1 3.2

4

LES FONDAMENTAUX TECHNIQUES D’UNE TOUR .................................................................... 12 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.5.1 4.5.2 4.6 4.6.1 4.6.2 4.6.3 4.7 4.7.1 4.7.2 4.8 4.8.1 4.8.2 4.8.3

5

NAISSANCE DES TOURS ....................................................................................................................... 10 EVOLUTION STRUCTURELLE DES TOURS ............................................................................................. 11 LES FONDATIONS ................................................................................................................................ 12 LA STRUCTURE ................................................................................................................................... 12 LES FAÇADES ...................................................................................................................................... 14 LA CONSTRUCTION ............................................................................................................................. 14 LES MATERIAUX ................................................................................................................................. 16 L’acier ........................................................................................................................................... 16 L’aluminium .................................................................................................................................. 16 LE BETON ............................................................................................................................................ 17 Le béton classique ......................................................................................................................... 17 Le super-béton............................................................................................................................... 17 Le béton conducteur ...................................................................................................................... 17 LE VERRE ............................................................................................................................................ 18 Le verre classique.......................................................................................................................... 18 Le nouveau verre........................................................................................................................... 18 ASPECTS SÉCURITAIRES ...................................................................................................................... 19 Les mesures anti-sysmiques........................................................................................................... 19 Les protections anti-incendie ........................................................................................................ 19 Le vent ........................................................................................................................................... 20

POURQUOI DES TOURS ?..................................................................................................................... 21 5.1 TOUTE ARCHITECTURE EXPRIME L’ETAT DE LA SOCIETE QUI L’A PRODUIT… ..................................... 21 5.2 MOTIVATIONS ECONOMIQUES ............................................................................................................. 21 5.3 REPONSE A L’EXPANSION DEMOGRAPHIQUE ....................................................................................... 21 5.4 REDUIRE LES DEPLACEMENTS ET DENSIFIER ....................................................................................... 22 5.5 REPONSE AU MANQUE FONCIER .......................................................................................................... 22 5.6 RAISONS MANAGERIALES ................................................................................................................... 22 5.7 IMAGE ET COMMUNICATION D’UNE ENTREPRISE ................................................................................. 22 5.8 SYMBOLE DU DYNAMISME ECONOMIQUE ............................................................................................ 23 5.9 SYMBOLE DU DEVELOPPEMENT DU SAVOIR – FAIRE ............................................................................ 23 5.9.1 En France, la Tour Phare de Morphosis à la Défense.................................................................. 23 5.9.2 A Jersey city, la tour cubiste à usage mixte de Rem Koolhaas...................................................... 24 5.9.3 A Bangkok , trois tours de 231 mètres de haut , Bouygues ........................................................... 24 5.9.4 A Toronto, La tour aux courbes sensuelles de Mad ...................................................................... 25 5.9.5 A Dubaï, une tour en forme d'un habitant du Golfe ...................................................................... 25 5.9.6 A Doha, une tour de 550 mètres.................................................................................................... 26 5.9.7 A Varsovie, une tour de 192 mètres de Daniel Libeskind............................................................. 26 5.9.8 A Tokyo, la tour la plus haute et mixité à tous les étages.............................................................. 27 5.9.9 A Ganghzou, Les tours jumelles d’Hervé Tordjman ..................................................................... 27 5.9.10 A Dubaï et à Moscou, des tours pivotantes .............................................................................. 27 5.10 UN CONTRE-COURANT : LES NON-TOURS ? ......................................................................................... 28 5.10.1 La non-tour de Jean Nouvel ..................................................................................................... 28 5.10.2 La tour CCTV, sans début ni fin de Rem Koolhaas .................................................................. 29

6

DE L’USAGE UNIQUE À L’USAGE MIXTE ....................................................................................... 30 6.1 REFLEXION SUR LA MIXITE ................................................................................................................. 30 6.1.1 Pourquoi des tours mixtes? ........................................................................................................... 30 6.1.2 La mixité pour optimiser la consommation d’énergie, rentabiliser une tour. ............................... 30

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6.1.3 Contraintes et solutions................................................................................................................. 31 6.2 LA MIXITE POUR S’INTEGRER DANS LA VIE URBAINE .......................................................................... 31 6.2.1 La tour Signal à la Défense, premier prototype mixte en France ................................................. 32 7

L’ECOLOGIE, BASE DE REFLEXIONS POUR DE NOUVELLES TECHNOLOGIES ................ 33 7.1 LE CONSTAT........................................................................................................................................ 33 7.2 LA PREOCCUPATION DU DEVELOPPEMENT DURABLE .......................................................................... 33 7.3 LES SYSTÈMES D’ÉVALUATION ENVIRONNEMENTAUX ........................................................................ 34 7.3.1 Le leadership in Energy and Environnemental (LEED)................................................................ 34 7.3.2 Haute Qualité Environnementale (HQE) ...................................................................................... 34 7.3.2.1 7.3.2.2

7.4 8

Les 14 cibles HQE............................................................................................................................... 34 Où en sommes-nous aujourd’hui ? ...................................................................................................... 35

GRENELLE DE L’ENVIRONNEMENT : L’IMMOBILIER DOIT PASSER EN BASSE CONSOMMATION ............. 36

NOUVELLES TECHNOLOGIES DU BÂTIMENTS (NTB) ET CONSÉQUENCES....................... 37 8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.3 8.4 8.4.1 8.4.2 8.4.3

LE BATIMENT A ENERGIE POSITIVE, CARBONE 0.................................................................................. 37 Eviter les déperditions d’énergie .................................................................................................. 37 Assurer la respiration du bâtiment................................................................................................ 38 Augmenter la protection solaire.................................................................................................... 38 Gérer et intégrer l’énergie ............................................................................................................ 38 EVOLUTION DU COMPORTEMENT DE L’UTILISATEUR .......................................................................... 39 Prendre en compte les modalités d’occupation et de non-occupation .......................................... 39 Faciliter l’appropriation du bâtiment ........................................................................................... 39 De nouveaux métiers pour gérer la vie du bâtiment ..................................................................... 40 Introduire une nouvelle répartition des coûts ............................................................................... 40 CONSTRUIRE EN PENSANT LA DESTRUCTION OU DECONSTRUIRE DURABLEMENT................................ 40 LES ECO-BUILDINGS, LES TOURS « NOUVELLE GENERATION » ............................................................ 41 La tour CB31, HQE et bioclimatique ........................................................................................... 41 La tour Incity à Lyon Part – Dieu ................................................................................................. 43 La tour Elithis ............................................................................................................................... 43

8.4.3.1 8.4.3.2 8.4.3.3 8.4.3.4 8.4.3.5

8.4.4

Des matériaux intelligents et respectueux de l'environnement ............................................................ 44 Une consommation d'électricité autosuffisante ................................................................................... 44 Une température idéale toute l'année, à moindre frais ......................................................................... 44 Une eau de pluie recyclée.................................................................................................................... 45 Un bâtiment futuriste qui s'autorégule ................................................................................................. 45

Concept type d’écobuilding : la tour Hypergreen......................................................................... 45

8.4.4.1 8.4.4.2 8.4.4.3 8.4.4.4 8.4.4.5 8.4.4.6 8.4.4.7 8.4.4.8 8.4.4.9

Hypergreen, un concept de tour pour des villes plus durables............................................................. 45 Stabilité au vent et résistance aux secousses sismiques ....................................................................... 46 Facilité de mise en œuvre et programme ............................................................................................. 46 Démontage simple et sans poussière ................................................................................................... 46 Capacité à capter le soleil et le vent en fonction des heures et des saisons.......................................... 46 Programme conçu en fonction de l’orientation.................................................................................... 47 Une tour économique, voire productrice d’énergie ............................................................................. 47 Les courants porteurs en ligne ............................................................................................................. 48 Multifonctions ..................................................................................................................................... 48

8.5 LES MATERIAUX ET MOYENS TECHNIQUES INNOVANTS....................................................................... 48 8.5.1 Divers matériaux nouveaux........................................................................................................... 48 8.5.1.1 8.5.1.2 8.5.1.3 8.5.1.4

8.5.2

Les techniques innovantes ............................................................................................................. 49

8.5.2.1 8.5.2.2 8.5.2.3 8.5.2.4 8.5.2.5 8.5.2.6 8.5.2.7 8.5.2.8

8.5.3

Matériaux à changement de phase....................................................................................................... 48 Peintures intumescentes....................................................................................................................... 48 Pellicules de polymère......................................................................................................................... 49 Un béton à ultra hautes performances.................................................................................................. 49 Conception assistée par ordinateur et simulation................................................................................. 49 Ventilation et climatisation.................................................................................................................. 50 Système de chauffage .......................................................................................................................... 50 Système d'éclairage ............................................................................................................................. 51 L’enveloppe du bâtiment ..................................................................................................................... 51 L’immotique........................................................................................................................................ 52 La nanotechnologie ............................................................................................................................. 52 Des structures réactives – la musculature des tours............................................................................. 53

A la quête de l’air pur ................................................................................................................... 53

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9 LE GESTE ARCHITECTURAL GUIDÉ PAR DES EVOLUTIONS TECHNIQUES ET FONCTIONNELLES ......................................................................................................................................... 55 9.1 LES EVOLUTIONS TECHNIQUES AU SERVICE DE L’ESTHETIQUE ............................................................ 55 9.2 LE GESTE ARCHITECTURAL GUIDE PAR LES PREOCCUPATIONS ENVIRONNEMENTALES ........................ 55 9.2.1 Les façades en résille pour la protection ...................................................................................... 55 9.2.2 Les jeux de façades pour la bioclimatisation ................................................................................ 56 9.2.3 Une tour de blocs et de failles pour la lumière, la sécurité incendie et la circulation.................. 56 9.2.4 Des formes innovantes pour capturer le vent................................................................................ 56 9.3 INFLUENCES FONCTIONNELLES SUR L’ARCHITECTURE ........................................................................ 57 9.3.1 Vers de plus grands espaces de bureaux : un défi pour l’architecte............................................. 57 9.3.2 Les sky-lobbies .............................................................................................................................. 57 10

ET DEMAIN ? .......................................................................................................................................... 58 10.1 LA TOUR DE DEMAIN SERA HAUTE, BISCORNUE ET ECOLO .................................................................. 58 10.2 TOUJOURS PLUS HAUTES ..................................................................................................................... 58 10.2.1 La génération des « Superstructures » ..................................................................................... 58 10.2.2 Une réponse à la surdensité des métropoles ou l’affirmation virile de la puissance ? ............ 59 10.3 TOUJOURS PLUS ECOLOGIQUES ........................................................................................................... 59 10.3.1 La génération éco-building ...................................................................................................... 59 10.4 TOUJOURS PLUS TECHNIQUES ............................................................................................................. 60 10.4.1 La génération techno –building................................................................................................ 60 10.5 DES EXEMPLES DE TOURS « NOUVELLE GENERATION » ...................................................................... 60 10.5.1 The Urban Cactus, Rotterdam (en construction)...................................................................... 60 10.5.2 340 on the Park, Chicago (en cours de finition)....................................................................... 61 10.5.3 The Burj al-Taqa (Energy Tower), Dubai (en projet) .............................................................. 61 10.5.4 The Hearst Tower, New York City (terminé) ............................................................................ 62 10.5.5 The CIS Tower, Manchester England (en cours de finition) .................................................... 62 10.5.6 The Lighthouse Tower, Dubai (en projet) ................................................................................ 62 10.5.7 Bank of America Tower, New York City (en construction)....................................................... 63 10.5.8 The Bahrain World Trade Center Towers, Kingdom of Bahrain (en construction) ................. 63 10.6 UTOPIES D’HIER, REALITES D’AUJOURD’HUI ....................................................................................... 64 10.6.1 2015-2020 – La Bionic Tower (Shanghai), tour ville, tour mixte............................................. 64 10.6.2 Les tours mouvantes à Dubai et Moscou .................................................................................. 65 10.6.3 Avant la Rotating Tower, la « wind Shaped Pavilion » de Michael Jantzen ............................ 67 10.7 UTOPIES D’AUJOURD’HUI, REALITES DE DEMAIN?............................................................................... 68 10.7.1 La tour polycentrique ............................................................................................................... 68 10.7.2 Les fermes verticales ................................................................................................................ 69 10.7.3 La tour vivante.......................................................................................................................... 70 10.7.4 La tour intelligente : auto-suffisante, auto - gérée et généreuse ! ............................................ 70 10.7.5 Les ville-tours. .......................................................................................................................... 71 10.7.5.1 10.7.5.2 10.7.5.3 10.7.5.4

11

Le concept de « ville – tour » de Arnaud Dupond ............................................................................... 71 Projet des « supers towers », Popular Architecture ............................................................................. 74 Extension verticale de Tokyo aux allures du mont Fujiyama .............................................................. 75 The Crystal Island, à Moscou en 2014 ?.............................................................................................. 76

CONCLUSION .......................................................................................................................................... 77

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TABLE DES ILLUSTRATIONS FIGURE 1 : LE HOME INSURANCE BUILDING, DE WILLIAM LE BARON JENNEY – CHICAGO ................................... 10 FIGURE 2 : LA VILLE DE SHANGHAI........................................................................................................................ 12 FIGURE 3 : WORLD TRADE CENTER ....................................................................................................................... 13 FIGURE 4 : THE JOHN HANCOCK CENTER ............................................................................................................. 13 FIGURE 5 : THE SEARS TOWER ............................................................................................................................... 14 FIGURE 6 : CONSTRUCTION DE L'EMPIRE STATE BUILDING ................................................................................... 14 FIGURE 7: CONSTRUCTION DU TAIPEI 101 ............................................................................................................. 15 FIGURE 8 : CONSTRUCTION DU SHANGHAI WORLD FINANCIAL CENTER................................................................ 15 FIGURE 9 : TAIPEI 101 ET SA BOULE ANTI-SECOUSSE ............................................................................................. 19 FIGURE 10 : LA TOUR PHARE, MORPHOSIS ............................................................................................................. 23 FIGURE 11 : LA TOUR CUBISTE DE R KOOLHAAS.................................................................................................... 24 FIGURE 12 : PROJET BOUYGUES - BANGKOK ......................................................................................................... 24 FIGURE 13 : LA TOUR MARILYN MONROE ............................................................................................................. 25 FIGURE 14 : LA TOUR DE L'ARABE ......................................................................................................................... 25 FIGURE 15 : THE CONVENTION CENTER TOWER .................................................................................................... 26 FIGURE 17 : LA NOUVELLE TOUR DE TOKYO ......................................................................................................... 27 FIGURE 18 : LES TOURS JUMELLES ADN, GANGHZOU, CHINE ............................................................................... 27 FIGURE 19 : THE DYNAMIC ARCHITECTURE .......................................................................................................... 27 FIGURE 56 : LA « NON- TOUR » DE JEAN NOUVEL.................................................................................................. 28 FIGURE 57 : LA TOUR CCTV EN CONSTRUCTION ................................................................................................... 29 FIGURE 20 : LA TOUR SIGNAL ................................................................................................................................ 32 FIGURE 21 : LA TOUR CB31................................................................................................................................... 41 FIGURE 22 : LA TOUR INCITY - LYON ..................................................................................................................... 43 FIGURE 23 : LA TOUR ELITHIS - DIJON ................................................................................................................... 43 FIGURE 24 : LA TOUR HYPERGREEN....................................................................................................................... 45 FIGURE 25 : RESILLE DE LA TOUR HYPERGREEN .................................................................................................... 46 FIGURE 28: LA COMMERZBANK DE FRANCFORT .................................................................................................... 52 FIGURE 29 : RESILLE DU PROJET TOUR PHARE DE MANUELLE GAUTRAND ............................................................. 55 FIGURE 30 : BLOCS ET FAILLES DE LA VILLE - TOUR.............................................................................................. 56 FIGURE 31 : THE PEARL RIVER TOWER, GUANGZHOU, CHINA ............................................................................... 56 FIGURE 32 : SKY-LOBBIE DE LA TOUR CB31 ......................................................................................................... 57 FIGURE 33 : THE URBAN CACTUS, ROTTERDAM ..................................................................................................... 60 FIGURE 35 : THE BURJ AL TAQA, DUBAI ................................................................................................................. 61 FIGURE 36 : THE HEARST TOWER, NEW YORK CITY ............................................................................................... 62 FIGURE 37 : THE CIS TOWER, MANCHERTER ENGLAND ........................................................................................ 62 FIGURE 38 : THE LIGHTHOUSE TOWER, DUBAI ....................................................................................................... 63 FIGURE 39 : THE BANK OF AMÉRICA TOWER, NEW YORK CITY ............................................................................... 63 FIGURE 41 : THE BIONIC TOWER, SHANGHAI ......................................................................................................... 64 FIGURE 42 : THE ROTATING TOWER, DUBAI ........................................................................................................... 65 FIGURE 43 : THE ROTATING TOWER, COUPE TRANSVERSALE .................................................................................. 66 FIGURE 44 : THE ROTATING TOWER, TURBINE ET PANNEAUX SOLAIRES ................................................................. 66 FIGURE 45 : THE ROTATING TOWER, ASSEMBLAGE ................................................................................................ 67 FIGURE 46 : THE WIND SHAPED PAVILLON DE MICHAEL JANTZEN ........................................................................ 67 FIGURE 51 : LA TOUR POLYCENTRIQUE 3D ............................................................................................................ 68 FIGURE 52 : LA TOUR POLYCENTRIQUE - PLAN ....................................................................................................... 68 FIGURE 53 : LA TOUR POLYCENTRIQUE - STRUCTURE ............................................................................................ 69 FIGURE 47 : LE « VILLE-TOUR » D’ARNAUD DUPOND ............................................................................................ 72 FIGURE 48 : LES SUPERS TOWERS, VILLE-TOUR, A LONDRES ................................................................................. 74 FIGURE 49 : EXTENSION VERTICALE DE TOKYO ..................................................................................................... 75

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SOURCES BIBLIOGRAPHIE, ARTICLES ET DOCUMENTAIRES : Innovations durables, une autre architecture française Marc Emery Ante prima – Birkhauser 25 tours de bureaux Elisabeth Pélegrin-Grenel Amc Le Moniteur 25 espaces de bureaux Elisabeth Pélegrin-Grenel Amc Le Moniteur New – York Paul Morand Flamarion, publié en 1930 Culture et recherche Edition n°84 Mission de la recherche et de la technologie Energy Efficiency in Buildings – Business realities and opportunities Report from the world bussiness for sustainable developpement Tours d’aujourd’hui et de demain Bertrand Stéphan-Andrews et Catherine Terzieff Documentaire - CNDP Imaginons les bureaux de demain Nextoffice - Atisreal Présentation de la Tour CB31 Jean-Frédéric Heinry Directeur Général adjoint – Cogedim Entreprise WEBOGRAPHIE : batiactu.com archicool.fr cyberarchi.fr linternaute.fr bussinessimmo.tv lemonde.fr lepoint.fr assohqe.org

emporis.com archidirect.com techno-science.net geocarrefour.revues.org neostructures.blogspot.com lemoniteur.fr fr.structurae.de/projects/ olivier.pingot.free.fr/tour polycentrique legrenelle-environnement.gouv.fr

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Remerciements

Merci à Jean- Frédéric Heinry, Directeur Général Adjoint de Cogedim Entreprise pour le temps qu’il m’a accordé et cet échange très enrichissant sur les tours.

Merci à Philippe Puel, Directeur du Développement en Région, Cogedim Entreprise, pour m’avoir permis de rencontrer Jean – Frédéric Heinry.

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INTRODUCTION

Construire haut, toujours plus haut, c’est l’aboutissement d’un vieux rêve, depuis la mythique tour de Babel jusqu’à la tour Eiffel. Bien implantées depuis plus d’un siècle dans le paysage de New York et de Chicago, les tours ont débarqué en Asie, pour battre tous les records de hauteur.

Loin de passer de mode, ce défi architectural est devenu un incontournable du paysage urbain contemporain. Son omniprésence actuelle s’explique en partie par la nécessité de gagner de la place dans des villes de plus en plus saturées, mais pas seulement. Symbole absolu de croissance économique, d’abord apanage des pays développés, la tour devient, pour les pays émergents, un moyen d’affirmer leur réussite.

Partout, les architectes rivalisent d’originalité : tours rondes, triangulées, torsadées, en forme de cigare, d’obus ou même d’aiguilles de glace… Toutes ont leur place privilégiée dans la typologie architecturale moderne, qui encourage la recherche de matériaux nouveaux, toujours plus résistants et plus légers.

Aujourd’hui, il ne s’agit plus seulement d’aller encore plus haut ou de faire des bâtiments plus résistants, mais d’améliorer la qualité de la vie à l’intérieur, d’être respectueux et de préserver l’environnement. Pour ce faire, la construction d’un bâtiment doit respecter les normes HQE (Haute Qualité Environnementale) en France, ou le LEED (Leadership in Energy and Environnemental Design) au niveau international. Ces exigences environnementales portent sur la maîtrise des impacts sur l’environnement extérieur avec les cibles d’éco-construction et d’éco-gestion et sur la création d’un environnement intérieur satisfaisant avec les cibles de confort et de santé. Préoccupé par les émissions de gaz à effet de serre et une consommation d’énergie trop importante dans le secteur de l’immobilier, le Grenelle de l’environnement a lancé des mesures portant sur l’obligation de concevoir des bâtiments à « énergie zéro » d’ici 2020.

Ces normes et mesures obligatoires, fondées sur des préoccupations environnementales stimulent fortement les innovations techniques ; nous verrons dans ce document de quelles manières les architectes et ingénieurs y répondent en construisant des tours toujours plus écologiques et surprenantes d’ingéniosité car conscients qu’il s’agit bien là des enjeux du XXIe siècle.

Ainsi, les nouvelles technologies du bâtiment sont influencées par le développement durable, l’utilisation des ressources naturelles, la recherche de performance des matériaux mais aussi par les rêves de puissance de l’Homme. Ces avancées techniques permettent de réaliser nos rêves d’hier ; ces utopies, qui, de nos jours, sont des réalités. A ce rythme, il est légitime de se poser cette question : quelles sont les projets utopiques d’aujourd’hui qui deviendront réalités demain ?

Pour répondre à cette question, nous aborderons d’abord ce que j’appelle les fondamentaux d’une tour pour en connaître les bases techniques, puis des questions d’actualité sur l’intérêt des tours, leurs usages, leur place dans le paysage urbain. Enfin nous verrons comment ces réflexions d’aujourd’hui nous amènent à penser la tour de demain.

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QUESTION DE VOCABULAIRE

Avant d’aborder le sujet, il est utile de définir ce qu’est une tour et quel type de tour fait l’objet de ce document. En effet quelle différence fait – on entre une tour, un gratte-ciel ou un Immeuble de Grande Hauteur (IGH) ?

Selon la définition classique une tour est un bâtiment construit en hauteur, dominant un édifice ou un ensemble architectural. Cet édifice peut être de différentes sortes :

Tour : fortification (tour de guet, tour de garde, tour de défense, etc.) ; Tour d'habitation : immeuble de grande hauteur ; Maison-tour : édifice typique de la fin du Moyen Âge (défensif) et du début de la Renaissance (résidentiel et ostentatoire), particulièrement en Italie centrale ; Gratte-ciel : immeuble de plus de 150 mètres Tour autoportante (tour Eiffel, tour de Tōkyō, tour CN, tour radio de Berlin, etc.) ; clocher, minaret, beffroi, etc.

Pour les immeubles compris entre 100 et 150 mètres, certains sites Internet anglo-saxons utilisent le terme de highrise c'est-à-dire « immeuble de grande hauteur ». Mais la société Emporis* qui recense les gratte-ciel de la planète utilise la limite inférieure de 100 mètres pour désigner un gratte-ciel. Cette hauteur ne correspond pas à la hauteur maximale de l'édifice mais correspond à sa hauteur 'structurelle' c'est à dire qui ne prend pas en compte les antennes rajoutées par la suite. (D'où les différents chiffres pour estimer la hauteur d'un gratte-ciel). Par ailleurs ne sont pas considérés comme gratte-ciel les tours comme la Tour Eiffel car il s'agit d'une tour d'observation et pas d'un immeuble constitué d'une juxtaposition d'étages.

Toutefois, la notion de gratte-ciel est essentiellement relative : ce qui est perçu comme gratte-ciel peut varier fortement en fonction de l’époque ou du lieu. Les premiers comptaient entre 10 et 20 étages, mais ils en comportent plus de 100 désormais. Aujourd’hui, les gratte-ciel sont souvent appelés buildings ou tours ou superstructure si sa hauteur dépasse les 500 m.

* La société Emporis est une petite société créée en Allemagne à la fin des années 1990 à l'initiative de Michael Wutzke. Elle collecte et publie des données sur les immeubles de la planète, en particulier les immeubles de grande hauteur. Cette société est régulièrement citée par différents médias lors de la construction d'immeubles de grande hauteur. Chaque année elle décerne une récompense au plus remarquable gratte-ciel construit durant l'année précédente, le Emporis Skyscraper Award à partir d'une liste des immeubles de plus de 100 mètres de hauteur construit durant l'année.

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BREVE HISTOIRE DES TOURS

3.1 Naissance des tours La construction des gratte-ciel fut rendue possible grâce à deux avancées technologiques datant des années 1850. Un nouveau procédé permit de fabriquer de grandes quantités d’acier et l’ascenseur fut inventé.

Autrefois, les étages élevés étaient soutenus par de simples murs en brique ou en pierre. Le poids de chaque étage rendait impossible une construction très haute. Certains architectes utilisaient une structure en fer pour soutenir les immeubles plus hauts. Mais ces derniers ne dépassaient malgré tout pas 4 ou 5 étages.

Dans les années 1860, l’acier, un métal plus solide et plus léger que le fer, fût largement utilisé. Les architectes purent alors recourir à un squelette en acier pour soutenir les bâtiments très élevés.

Figure 1 : Le Home Insurance Building, de William Le Baron Jenney – Chicago

Le premier "gratte-ciel" avec les murs indépendants des planchers qu’on nommera par la suite « murs – rideau ».

A la suite d’un incendie dévastateur à Chicago en 1871, tout est à construire. Chicago devient la ville de tous les possibles notamment pour expérimenter de nouvelles techniques de construction. le Home Insurance Company Building fut le premier gratte-ciel édifié. Édifié en 18841885, il comptait 10 étages. Le progrès d’un coup était énorme ; sans doute le plus grand pas que l’architecture ait fait depuis l’âge gothique. Pourquoi le gratte – ciel avait – il tant attendu pour apparaître ? Il fallait d’abord la découverte du ciment dit de Portland, importé d’Angleterre ; ensuite celle de l’acier Bessemer, procédé allemand ; enfin le génie de l’audacieux architecte français, Le Duc, qui bien avant 1880 avait écrit dans un essai sur l’architecture « qu’on pouvait concevoir des édifices dont l’armature serait de fer et dont l’enveloppe de pierre ne servirait qu’à l’enclore et à le préserver ».

Les gratte-ciel n’auraient servi à rien sans ascenseur. En 1853, un inventeur américain, Elisha Graves Otis, proposa un ascenseur suffisamment sûr pour transporter des personnes. L’ascenseur fait son apparition dans l’hôtel de la Cinquième Avenue. L’ascenseur est d’abord hydraulique, il deviendra ensuite électrique pour suivre les bâtiments dans sa montée.

Ainsi, dès la fin du XIXe siècle, une course entraine Chicago et New – York dans la construction d’immeubles de plus en plus hauts. C’est en 1894 que le premier véritable gratte-ciel de New -York voit le jour (Manhattan Life Insurance Building), les plus belles constructions datant de 1930 (Chrysler Building, Empire State Building). On discernera les enjeux, plus prosaïques, de ces

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bâtiments: souvent édifiés pour les bureaux de grandes entreprises, ils sont le symbole de la puissance économique américaine. À partir des années 1960, des tours apparaissent en Europe. Deux civilisations s’opposent, celle des Etats-Unis et celle de l’Europe : riches d’une histoire pluriséculaire, les villes européennes possèdent une grande cohérence et apparaissent comme « finies ». Il semble que tout élément nouveau viendrait perturber leur équilibre.

Par ailleurs, l’Europe n’a pas à souffrir d’une explosion démographique. On y est donc moins ouvert à l’idée de verticalité. Pourtant, des tours, souvent isolées, y furent construites au cours du XXe siècle (tour Montparnasse, Paris, 1972). Le pôle tertiaire de La Défense est un des rares exemples d’ensemble de tours. On montrera en quoi sa réalisation fut soumise à de fortes contraintes liées à la ville ancienne : respect de la linéarité et de l’ordonnance classique, dans l’axe historique est-ouest de Paris (Louvre-Tuileries-Arc de triomphe), la Grande Arche (1983) étant venue renforcer cet axe, formant une immense « fenêtre » sur celui-ci.

Des tours partout dans le monde actuel, avec deux phénomènes parallèles : d’une part, on continue de construire ou de réhabiliter des tours dans les pays occidentaux, en mettant dorénavant l’accent sur le développement durable et en tentant de varier les possibilités formelles ; d’autre part on assiste à une véritable « explosion » de tours dans les pays émergents (pays de l’Est, Russie, MoyenOrient, Asie), pays qui affirment ainsi une confiance en leurs nouvelles valeurs (libérales).

3.2 Evolution structurelle des tours On distinguera 3 étapes dans l’histoire de l’évolution de la structure des tours : ● Tournant XIXe-XXe siècle: mise en valeur de la structure. À cette époque, sous la poussée du courant rationaliste, les éléments structurels (poteau, poutre, coque en béton ou en acier) se chargent de «valeurs émotionnelles». Longtemps cachée, la structure de l’édifice est montrée et magnifiée par la mise en œuvre d’un seul matériau, acier ou béton, dont l’exploration permet de franchir des portées toujours plus importantes. ● XXe siècle : développement des technologies. On décrira le « gratte-ciel type », souvent réalisé : parallélépipédique, constitué d’un noyau en béton porteur contenant les circulations verticales (escaliers et ascenseurs) et d’une façade porteuse faite de poteaux descendant les charges vers le sol.

Entre ces deux parties porteuses sont lancés les planchers. On soulignera qu’un même problème technique (franchir, porter…) peut donner naissance à plusieurs solutions technologiques. Ainsi, le choix s’effectue en fonction de l’émotion recherchée : on peut associer différents matériaux (acier et béton), les formes typologiques commencent à se diversifier et les « monolithes » laissent la place à des formes plus complexes, avec un travail particulier de la base et du sommet. ● Nouveaux enjeux contemporains. Depuis les années 1960, les exigences liées au confort se sont amplifiées (climatisation, filtration, isolation), en particulier dans les pays tropicaux. Ainsi se sont développées les « double peaux », avec ou sans brise soleil.

Les inquiétudes sur le devenir de la planète occultent désormais la seule pensée structurelle et poussent à se pencher sur d’autres aspects : économies d’énergie, ventilation naturelle, puits de lumière, matériaux recyclables. On tente aussi d’accroître la pluriactivité afin d’utiliser la tour même en dehors des horaires de travail et de l’ouvrir au public et à la ville.

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LES FONDAMENTAUX TECHNIQUES D’UNE TOUR

4.1 Les fondations Un gratte-ciel pèse plusieurs centaines de milliers de tonnes réparties sur une petite surface au sol. Les fondations du bâtiment doivent pouvoir le soutenir et lui permettre de résister au vent et aux tremblements de terre. Ainsi la nature du terrain joue un rôle essentiel, le building doit avoir un point d'ancrage solide. En fonction de la nature du terrain, il peut être nécessaire de chercher en profondeur des couches solides aptes à soutenir le bâtiment, les fondations pouvant alors atteindre les 100m de profondeur.

Manhattan est constitué d'un sol entièrement rocheux, idéal pour la construction et permettant le maintient de tous les buildings construits. Pour les tours du World Trade Center, la roche permettant de supporter l'édifice était située à une vingtaine de mètres de profondeur.

Mais malheureusement la nature du terrain est parfois surestimée, et la forte croissance du nombre de buildings dans certaines villes engendre d'autant plus de problèmes. C'est ainsi que le sol de Shanghai en Chine s'affaisse sous la masse de ses bâtiments. Plus de 3000 immeubles de plus de 17 étages y sont construits engendrant un affaissement du terrain de 1.5cm par an en moyenne, allant jusqu'à 3cm par an dans le quartier financier. Les environs du gratte-ciel Jin Mao de 421m connaissent un affaissement annuel de 6.3cm. La structure du métro et de certains bâtiments est déjà affectée, ce qui ne devrait pas s'arranger avec la construction ou planification actuelle de 3000 autres immeubles et également du plus haut centre financier mondial, avec 492m de hauteur et 101 étages.

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Le sous-sol de Shanghai est composé de terre molle sur une épaisseur de 300m, formée de sable et de limon accumulés par le fleuve Yangtsé depuis plus d'un millénaire.

L'affaissement non homogène du terrain a déjà causé l'effondrement de plusieurs immeubles, et au rythme actuel Shanghai passera sous le niveau de la mer dans 50 ans. Des mesures limitant entre autre la construction des gratte-ciel sont en cours d'élaboration, visant à faire passer le rythme moyen d'affaissement annuel à 0.5cm.

Figure 2 : La ville de Shanghai

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4.2 La structure Les premières très grandes tours (Chicago, New York) ont été construites en acier. Aujourd’hui, les tours composites, ou compositions mixtes (acier et béton), prévalent; elles sont souvent conçues pour battre des records (Dubaï). Dans ce contexte, l’ingénieur structure doit s’adapter à toutes les fantaisies pour arriver à un ouvrage stable, fonctionnel et à un coût réaliste.

La structure des gratte-ciel diffère sensiblement de celle des bâtiments standards. Les bâtiments d'environ 4 étages ne sont soutenus que par leurs murs là où les gratte-ciel doivent adopter une

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armature squelettique, les murs étant alors fixés dessus. Les bâtiments de plus de 40 étages doivent en plus adopter une configuration leur permettant de résister au vent qui peut exercer une force considérable.

Tous les gratte-ciel ne sont pas semblables, leur structure pouvant être très différente de l'un à l'autre.

Les matériaux sont de plus choisis en fonction des disponibilités dans le pays de construction, et les méthodes de fabrication ont beaucoup évoluées avec le temps: la découverte de nouveaux matériaux et de nouvelles techniques permettant de construire toujours plus haut.

L'amélioration des liaisons entre les matériaux a permis le passage d'une quinzaine d'étages à la fin du 19ème siècle à une quarantaine dans les années 30. L'ossature en acier est utilisée jusqu'aux années 50, le béton armé faisant alors son apparition et permettant la conception de structures avec un noyau central.

50% des tours dans le monde sont construites en acier, et 50% en béton.

Le noyau central est l'élément assurant la rigidité de l'édifice, il parcourt le bâtiment sur toute sa hauteur et contient généralement les ascenseurs. Les efforts exercés par le vent sont retransmis au noyau par l'intermédiaire d'éléments horizontaux positionnés dans le plancher des étages. Les gratteciel à noyau central peuvent atteindre une hauteur d'une cinquantaine d'étages tout en réduisant l'emprise au sol. Le doublement voire le triplement de la structure centrale a ensuite permis d'atteindre des hauteurs d'environ 70 étages.

Figure 3 : World Trade Center

Pour les gratte-ciel plus hauts plusieurs types de structures existent. Le World Trade Center fut par exemple construit sur la base d'un noyau central additionné d'une ossature extérieure métallique. L'ossature extérieure entoure la totalité de l'édifice et est reliée aux éléments horizontaux des planchers par des amortisseurs viscoélastiques, permettant d'absorber les effets du vent. Cette structure extérieure était préfabriquée puis solidarisée avec des boulons à haute résistance. Le bâtiment a ainsi été conçu pour résister à des vents exerçant une force sur les façades supérieure à 200 kilogrammes par mètre carré. Le déplacement du dernier étage n'est alors que de 28cm.

Un autre système permettant de dépasser les 100 étages est la structure à ossature extérieure triangulée, le John Hancock Center à Chicago est construit sur ce modèle. Des renforts triangulés sont ajoutés à la structure extérieure et permettent de renforcer la stabilité de l'ensemble.

Figure 4 : The John Hancock Center

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Une autre structure permettant de dépasser les 100 étages est l'assemblage d'un ensemble de minces tours, permettant une plus forte solidité, surtout au niveau de la base. La Sears Tower de Chicago est construite sur ce principe

Figure 5 : the Sears Tower

4.3 Les façades Les façades d'un building sont les reflets du style du bâtiment. Au début du 20ème siècle les architectes préféraient laisser bien visibles les poteaux ou autres structures fonctionnelles, montrant la maîtrise de la technique. Des poteaux puissants et espacés montraient par exemple le contrôle d'énormes efforts. La couleur était aussi employée pour mettre en valeur certaines parties du bâtiment au détriment d'autres.

A cette époque le métal et la pierre étaient les principaux matériaux utilisés pour le revêtement des façades, puis vinrent la céramique pour des teintes plus claires et des alliages de bronze permettant des effets de miroitement. Par la suite les éléments structuraux ont été cachés et les façades furent recouvertes de revêtements lisses et uniformes, constitués de verre et d'aluminium, conçus par feuilletage pour être de bons isolants et allant jusqu'à créer des effets de lumière suivant la position du soleil.

4.4 La construction La construction d'un building sort de l'ordinaire. Les techniques de construction ne sont pas les mêmes que celles employées pour des bâtiments plus modestes: le matériel est fixé sur le building et monte avec lui, on a donc un déplacement en hauteur du chantier. Ainsi les grues sont fixées soit sur le noyau central, soit à l'extérieur sur des échafaudages. De plus, les matériaux de construction doivent être acheminés en haut du bâtiment au fur et à mesure.

Figure 6 : Construction de l'Empire State Building

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Figure 7: Construction du Taipei 101

Figure 8 : Construction du Shanghai World Financial Center

Dans le cas d'un bâtiment à noyau en béton, un coffrage itinérant est installé, s'appuyant au fur et a mesure de l'avancement sur ce qui est déjà réalisé. Le béton est ensuite coulé à l'intérieur du coffrage.

La vitesse d'avancement est d'au maximum un étage par jour.

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4.5 Les matériaux 4.5.1 L’acier L’acier est le métal le plus en usage dans le bâtiment. C’est à Chicago, en 1883, que naît le premier bâtiment doté d'une véritable structure en acier. Il s'agit du Home Insurance Company Building. La hauteur de chacun de ses onze étages atteint près du double de ceux que l'on construit aujourd'hui. En 1909, c’est encore avec l’acier que la frontière des 50 étages est franchie. Aujourd’hui, toutes les constructions en béton comportent des armatures d’acier, «béton armé».

Trois matières premières principales entrent dans la production de l'acier : le minerai de fer, le coke métallurgique et la ferraille. Le passage du minerai de fer et du coke dans un haut-fourneau donne de la fonte, à partir de laquelle on produit l'acier.

C'est avec le procédé Bessemer, mis au point en 1855 par l'ingénieur britannique du même nom, que l'on parvient à transformer économiquement et en grandes quantités la fonte en acier. La technique consiste à injecter de l'air sous pression dans la fonte en fusion. Depuis longtemps, cependant, on savait déjà de façon empirique qu'un apport d'air permettait d'obtenir un métal beaucoup moins cassant. Ce phénomène s'explique du fait que l'oxygène suscite la combustion du carbone contenu dans la fonte (produisant du monoxyde de carbone) et permet ainsi de doser la teneur en carbone résiduel dans le métal. Quatre tonnes d'air sont requises pour produire une tonne d'acier. Depuis, la méthode Bessemer a connu des perfectionnements et des variantes, afin de tenir compte des usages divers auxquels le métal est destiné, de la composition des minerais selon leur provenance, etc.

4.5.2 L’aluminium Qualifié de «curiosité de laboratoire» en 1825, l'aluminium le restera jusqu'à la fin du XIXe siècle. On le retrouve sur un bâtiment pour la première fois en 1884, sous la forme d'une petite pyramide de 25 centimètres de haut placée au sommet du monument dédié à George Washington.

L'aluminium est fait d'alumine hydratée (Al2O3, nH2O). Présente en abondance sur toutes les latitudes dans les argiles, le feldspath et les schistes, on ne peut l'extraire de façon économique qu'à partir de la bauxite rouge. Le procédé Bayer est le seul qui permette la première étape d'extraction de l'alumine pure de la bauxite : après le broyage, on obtient un produit intermédiaire, l'aluminate de sodium, par réaction dans une solution d'hydroxyde de sodium. Une calcination à 1300°C est ensuite nécessaire.

L'alumine obtenue est un matériau réfractaire qui ne fond qu'à environ 2000°C, ce qui explique la quasi impossibilité de l'obtenir au XIXe siècle. L'électrolyse dans une solution à 950°C est la technologie qui finit par s'imposer : 1 900 kg d'alumine, 400 kg d'anodes en carbone et 14 000 kWh permettent de produire 1 tonne d'aluminium pur à plus de 99 %.

Dans la construction, l’aluminium sera d’abord employé pour garnir les toits. En 1931, lors de sa construction, le célèbre Empire State Building est paré de panneaux d'aluminium. Par la suite, on commence à utiliser ce métal pour les portes et les fenêtres. Apparu au début des années 1950, le murrideau (panneaux de verre et d’aluminium pour couvrir les gratte-ciel) permet aux alliages d'aluminium de faire pleinement valoir leurs qualités (résistance à la corrosion, légèreté, résistance structurale, etc.).

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4.6 Le béton 4.6.1 Le béton classique Après l’eau potable, le béton est le produit le plus consommé dans le monde. Plus de cinq milliards de mètres cubes sont fabriqués chaque année ! Sa découverte remonte à l'Antiquité romaine, alors que l'on trouve accidentellement sur les pentes du Vésuve un minerai à base de silice et d'alumine.

Mélangé à la chaux et brûlé, il en résulte un ciment plus résistant et adhérant que tous les mortiers connus et doté de la caractéristique unique de durcir aussi bien sous l'eau qu'à l'air libre. Les éléments essentiels de la composition de ce béton sont les mêmes que ceux qu’on utilise aujourd’hui.

C’est en Angleterre, au début du XIXe siècle, que le béton est «re-découvert» , à la suite de recherches effectuées plus ou moins à tâtons à partir de mortiers produits aussi bien naturellement qu'artificiellement. En 1824, Joseph Aspdin dépose le premier brevet d'un ciment artificiel constitué principalement de calcaire (CaO), de silice (SiO2), d'alumine (Al2O3) et d'oxyde de fer (Fe2O3). On lui attribue l'appellation «Portland» , en raison de sa ressemblance à une pierre à chaux du même nom.

Le béton est devenu un matériau de construction universel parce qu’il est peu coûteux et facile à fabriquer. Il épouse à peu près toutes les formes et les ingrédients nécessaires à sa fabrication sont abondants. Une fois sec, il est solide comme de la pierre et dure des siècles. L’ajout d’une armature en acier (béton armé) a affranchi le béton d’un de ses défauts - soit une faible résistance à la traction - et en a fait un matériau aux possibilités immenses.

4.6.2 Le super-béton En ajoutant au ciment des granulats, des adjuvants minéraux et des polymères, il est possible d’obtenir des bétons beaucoup plus performants que le béton «classique» . On peut ajouter un plastifiant qui rendra le béton plus onctueux et donc plus facile à couler. Des polymères à base de mélamine empêcheront la floculation, c'est-à-dire la formation de flocons de ciment qui retiennent l’eau et empêchent une bonne hydratation de la poudre. Grâce à ces additifs, on peut ainsi jouer sur l’imperméabilisation du béton, sur son uniformité ou encore sur sa résistance.

Depuis les années 1920, la résistance à la compression s'est accrue par un facteur de 100. Ces progrès ont permis, par exemple, de concevoir des voûtes souterraines parfaitement étanches et capables de recevoir des déchets nucléaires. La conception des ponts, où les portées de plus en plus longues dépendent de la résistance du béton lui-même, a également profité de ces récents progrès.

Dans une perspective environnementale, des travaux intéressants se poursuivent afin d’utiliser des déchets et des sous-produits comme adjuvants ou granulats sans compromettre la conformité aux normes auxquelles le béton est soumis. Parmi les matériaux étudiés, on peut trouver des déchets de centrales thermiques, du béton récupéré, des déchets provenant de l'exploitation de mines et de carrières, du verre de récupération, des résidus d'incinérateur, de l'argile cuite, de la sciure de bois, etc.

4.6.3 Le béton conducteur L’innovation du «béton conducteur» consiste à incorporer dans le mélange de béton des fibres de carbone et des particules conductrices (notamment de la poussière de coke) en quantité suffisante pour qu'elles forment un réseau et que l'on obtienne une conductivité électrique élevée. Des fibres plus longues, en conjonction avec des armatures conventionnelles, permettent d'accroître la performance

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structurale du matériau - notamment en offrant une meilleure résistance à la micro-fissuration.

Il est d’ailleurs envisagé d'utiliser cette nouvelle famille de bétons pour chauffer des planchers.

4.7 Le verre 4.7.1 Le verre classique L'origine du verre se perd dans la préhistoire. Ce matériau est le résultat de la fusion de la silice (presque toujours à 60 % et plus) et d'autres oxydes, comme la chaux ou la soude. On a retrouvé dans les ruines de Pompéi des échantillons atteignant 80 cm sur 100 cm, signe que dès cette époque, le verre était utilisé comme vitrage.

Avant le XIXe siècle, on obtenait des surfaces planes à partir de cylindres de verre soufflé que l’on devait ensuite dérouler. A partir de cette époque, la technique évolue et les cylindres peuvent atteindre 15 mètres de long. La réalisation d'un bâtiment tout de verre devient alors possible. En 1851, l'Exposition universelle de Londres accueille le Crystal Palace. Tout l'édifice est modulé sur la longueur de la plus grande vitre usinable, soit 1,25 m. Ce mode de composition utilitaire va créer une importante brèche dans tous les principes classiques de proportions basées sur la géométrie euclidienne.

Le verre commercialisé aujourd'hui est fabriqué selon un procédé breveté en 1959 par la firme anglaise Pilkington. La technique consiste en une succession d'opérations en continu : le verre fondu est déposé sur un bain d'étain, refroidi progressivement et coupé en grandes surfaces. Premier avantage du «verre flotté» : ses surfaces sont parfaites et parallèles sans polissage d'aucune sorte d'où économie d'équipements, de matières premières et d'énergie. De plus, avant la coupe, c'est d'abord un «ruban» de verre théoriquement infini qui est produit. Les dimensions sont donc davantage limitées par le transport ou l'installation elle-même sur le bâtiment que par le procédé de fabrication. Les immenses baies que l'on retrouve au rez-de-chaussée de l'édifice de la Banque de Commerce, à l'angle des rues Peel et René-Lévesque à Montréal, n'auraient pas été possibles sans cette technologie.

4.7.2 Le nouveau verre L'arrivée sur le marché du verre «à faible émissivité» date du milieu des années 80. Ce type de verre filtre la chaleur rayonnante tout en laissant passer la lumière, grâce à un dépôt sous vide d'atomes de zinc (le plus souvent) qui forme une pellicule presque invisible. Le flux de chaleur est réduit dans les deux sens, c'est-à-dire aussi de l'intérieur vers l'extérieur, avec pour résultat des économies de chauffage. Moins d'électricité est affectée à l'éclairage car certains luminaires peuvent être fermés ou leur intensité diminuée si l'on installe les contrôles nécessaires. La réduction de chaleur produite par les luminaires se traduit par des économies supplémentaires pour la climatisation.

La recherche se consacre aussi à l’amélioration des unités scellées constituées de deux ou trois épaisseurs de verre et contenant une ou deux pellicules de polyester (mylar) entre les couches de verre.

Le remplacement de l'air sec entre les plaques de verre par des gaz lourds, afin de diminuer la transmission de chaleur par convection d'un verre à l'autre, est maintenant assez répandu. Ces gaz pourraient être remplacés à leur tour par des aérogels (constitués à 95 % d'air et de 5 % de silice) d'une valeur isolante supérieure ou par des plasmas qui permettraient de transformer le vitrage en élément chauffant.

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Quant aux films de cristal liquide, apparus sur le marché au milieu des années 1990, ils peuvent évidemment bloquer presque tout le spectre du rayonnement solaire mais leur fonction première est davantage axée sur l'intimité des occupants. Bref, c'est une alternative «in» aux rideaux. Enfin, on met aussi au point des vitrages pourvus de pellicules de polyester recouvertes de titane ou d'acier inoxydable afin de contrer l'écoute indiscrète à distance…

4.8 Aspects sécuritaires 4.8.1 Les mesures anti-sysmiques Les gratte-ciel les plus hauts ne possèdent pas de noyau central en béton armé, la raison vient du manque de souplesse de ce type de matériau. Il est nécessaire d'avoir un minimum d'élasticité permettant aux buildings de cette dimension d'absorber les vibrations sans casser, ce qui est fourni entre autre par les matériaux métalliques. Des tests sysmiques sont réalisés lors de la construction pour valider le choix de la structure. Un des tests principaux est la création d'une maquette pouvant atteindre 10m de hauteur et subissant toutes sortes de simulations sysmiques.

Le plus surprenant système anti-sysmique actuellement installé sur un gratte-ciel est certainement celui de la tour Taipei 101 à Taiwan (508 mètres pour 101 étages). Il s'agit d'une boule d'acier de 6m de diamètre et 800 tonnes suspendue entre le 88ème étage et le 92ème étage. Sa masse et son amplitude maximale de 1.5m permettront de contrebalancer les effets des oscillations dues aux vents violents des ouragans et aux séismes, l'amortissement prévu étant de 30 à 40%. Le dispositif est installé de manière à être visible par les visiteurs, il sera possible d'observer par une verrière vitrée les mouvements de la boule, mise en valeur par une couleur dorée.

Figure 9 : Taipei 101 et sa boule anti-secousse

4.8.2 Les protections anti-incendie Comme pour tous les bâtiments, la protection contre les incendies est primordiale dans un gratte-ciel, mais prend ici une toute autre ampleur. Lors de la conception du bâtiment, les pompiers sont consultés et ont un avis capital sur l'élaboration du projet. Le bâtiment doit en outre se trouver à une distance inférieure à 3km d'une caserne de pompiers. Les étages du bas de l'immeuble doivent rester accessibles de l'extérieur, et pour les étages se trouvant à plus de 50m du sol un système de colonnes humides doit être mis en place.

Les fumées toxiques, qui représentent la majorité des décès dans un bâtiment en feu, doivent entrer le moins possible en contact avec les personnes. Des systèmes d'évacuation des fumées sont donc

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installés, surtout au niveau des cages d'escaliers. Des zones refuges sont de plus mises en place pour protéger localement les personnes ne pouvant pas être évacuées.

La présence de sprinklers, des arroseurs automatiques situés dans le plafond, permettent de contenir l'incendie. Les matériaux du bâtiment sont également choisis en fonction de leur résistance au feu et à la chaleur, la règle communément admise est une résistance de 2h à 400°C. De manière générale les éléments porteurs doivent être incombustibles et les éléments non porteurs doivent pouvoir résister à leur propre poids. Les matériaux utilisés pour les façades sont choisis de sorte a empêcher la montée des flammes aux étages supérieurs.

L'un des plus efficaces matériaux résistant au feu est l'acier: il ne brûle pas et garde ses propriétés porteuse jusqu'à une température de 600 à 800°C. De plus, une fois la température critique atteinte il ne se casse pas mais se déforme lentement, et les dégâts causés par le feu sur des structures métalliques ne sont pas trop difficiles à réparer Des protections supplémentaires contre le feu existent, comme par exemple la peinture intumescente qui constitue un film de protection de 0.5 à 3mm d'épaisseur et se dilate sous l'effet de la chaleur jusqu'à une épaisseur de 1cm, protégeant ainsi la surface qu'elle recouvre pendant 3 heures.

La réglementation incendie a été conçue par les pompiers eux-mêmes. De ce fait, rien d’étonnant à ce que ces règles soient extrênement strictes et contraignantes pour les constructeurs. Cela étant, depuis la création de cette réglementention, en 1976, jamais un incendie ne s’est produit dans une Tour en France.

4.8.3 Le vent Mais le premier ennemi de l'architecte, c'est le vent.

Une tour de 400 mètres doit pouvoir encaisser sans trop broncher une poussée de 7 000 tonnes en façade. Plus le gratte-ciel est haut, plus il doit être élastique, sinon il casse, d'où une préférence pour le métal plutôt que le béton armé. La contrepartie, c'est que le vent fait tanguer les derniers étages de 10 à 30 centimètres. Les premiers buildings, construits à Chicago avant guerre, ont d'ailleurs été désertés par leurs occupants qui souffraient du mal de mer.

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POURQUOI DES TOURS ?

5.1 Toute architecture exprime l’état de la société qui l’a produit…

Depuis la tour de Babel, les tours ont toujours été l’expression d’un pouvoir religieux et politique fort.

Aujourd’hui, symboles de modernité et de réussite économique, monuments et solutions pratiques, ces «géants de béton et d’acier » changent le visage de nos villes, attisant curiosité ou rejet.

Comme les cathédrales, la tour relève d’une typologie qui n’est pas raisonnable, liée au désir de l’Homme d’aller toujours plus haut, de se dépasser… Elle fait l’objet d’une irrépressible course à la hauteur dont les records sont faits pour être battus !

Depuis quelques années et au niveau mondiale, la commande de tours est exponentielle. Quelles sont les raisons d’une telle frénésie ? Les tours existent pour des raisons bien diverses. La première des raisons est – elle économique, sociale, organisationnelle ou egocentrique ?

5.2 Motivations économiques De nos jours la composante économique est essentielle. Nous ne construirions pas de tours aussi couteuses si elles n’étaient pas rentables : Rares sont les entreprises pouvant s'offrir un gratte-ciel de manière propre, c'est pourquoi elles préfèrent se regrouper pour le financer. Les seules entreprises à posséder leur propre gratte-ciel sont généralement les banques elles-mêmes. Un building moyen coûte plus de 350 millions de dollars, en guise d'exemples la tour Jin Mao de 421m construite en 2002 à Shanghai a coûté plus de 625 millions de dollars, et les tours Petronas de Kuala Lumpur ont coûté 1.6 milliards de dollars.

Les gratte-ciel ne seraient pas construits sans retour sur investissement, ce qui prouve leur rentabilité.

Après la construction, l'immeuble possède un coût de fonctionnement assez élevé lié à l'entretien et aux charges, qui sont plus importants que pour les autres édifices. La climatisation coûte par exemple plus cher à cause de différences climatiques plus fortes. Il est également nécessaire d'acheminer les déchets vers le bas et l'eau vers le haut, ce qui dans une ville standard est réalisé par les services publics.

De nos jours un gratte-ciel aux normes et régulièrement entretenu ne perd pas de sa valeur. Elle peut même au contraire augmenter si sa position géographique est stratégiquement déterminée, l'élévation de la valeur de l'environnement se répercutant sur le loyer des bureaux.

5.3 Réponse à l’expansion démographique L’explosion démographique des cent dernières années est un phénomène sans précédent dans l’histoire de l’humanité. Vers 1900, 14% seulement de la population mondiale était citadine, soit environ 200 millions de personnes. Au début du 21ème siècle, 50% de la population est concentrée dans les villes.

Pour plus de 70% des habitants de l’Union Européenne, la qualité de vie passe déjà par celle de leur environnement urbain. Aujourd’hui, une ville de 200.000 habitants est une ville moyenne. L’explosion urbaine est telle qu’en l’espace de trente ans, l’homme a construit autant que dans le restant de son histoire. Il est estimé qu’il faudra bâtir dans les quarante années à venir l’équivalent de 1000 villes de 3 millions d’habitants dans le monde.

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Ainsi l’urbanisation consomme du sol et la tour est une réponse possible. Dans les pays émergents comme la Chine, les tours prolifèrent au vu des besoins exponentiels de logements et de bureaux.

5.4 Réduire les déplacements et densifier Nous avons atteint les limites du développement des villes selon le modèle classique de ces dernières décennies. Principalement parce que nous sommes confrontés à de nouvelles contraintes qui vont durer. La principale est d’ordre énergétique. Le pétrole devenant de plus en plus cher, nous devons donc réduire autant que possible notre consommation. Nous nous sommes en outre engagés à réduire les gaz à effet de serre. Tout cela signifie que nous devons diminuer drastiquement les déplacements.

L’équation est simple : plus la densité urbaine augmente, plus la consommation d’énergie par habitant diminue. Dans une telle configuration, les biens de production doivent se trouver au plus près des réseaux de distribution et des consommateurs, lesquels doivent habiter près des services et des lieux de loisir. Dans ce cas de figure, La tour sert de stratégie de développement pour améliorer les déplacements, la qualité de vie de la population qui vit en ville, pour attirer de nouvelles populations afin d’augmenter la densité de la ville et d’équilibrer économiquement ses nouveaux espaces tels que les aéroports (exemple du centre d’affaires développés près de l’Aéroport d’Amsterdam Schiphol).

En contre exemple, la ville à l’américaine - un centre avec des gratte-ciel où se concentrent les bureaux entourés de banlieues extrêmement étalées - ne peut répondre à ces contraintes d’avenir. Cette organisation induit un flux important de véhicules individuels ou collectifs vers le centre-ville. Or on estime que la congestion de la circulation urbaine dans les pays développés représente plus de 2 % du produit intérieur brut : un immense gâchis de temps et d’énergie.

5.5 Réponse au manque foncier Le manque de foncier de certaine ville nous invite à travailler sur des espaces plus réduits. En cela, le schéma d’occupation et de rentabilisation du sol proposé par la construction verticale devient extrêmement pertinent car il permet d’amener une densité certaine en calquant le foncier disponible sur différentes strates verticales.

Dans la ville de Hong - Kong, symbole de l’essor économique du continent asiatique, les prix des terrains sont très élevés, d’où la solution, pour les entrepreneurs, d’atteindre le potentiel maximal de développement du site, avec le gratte-ciel. Les ressources en terrain sont limitées (une colline derrière et un port devant, déjà conquis par l’urbanisme), ce qui justifie à nouveau l’utilisation de la hauteur.

Dès lors, la ville devient très stimulante par sa densité, la quantité, la proximité et la multiplicité des gratte-ciel en tout genre, de toute forme, de toute hauteur.

5.6 Raisons managériales La tour permet la hiérarchisation en hauteur, et les déplacements sont facilités en hauteur plutôt qu’en longueur. En effet, une communication verticale rapide qui n’a pas son équivalent à l’horizontal (à cet égard, l’ascenseur est parfait ), insiste sur la formidable capacité de la tour à hiérarchiser (le président directeur général est en haut, dominant le monde…).

5.7 Image et communication d’une entreprise « J'appartiens à une école qui récuse le clonage en architecture et considère que chaque tour doit être unique. Il faut la concevoir comme un phare, un point de repère à l'image de la ville», Jean Nouvel.

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La tour est aussi un symbole fort de puissance. Quand de grands groupes - Total, ATT, Chrysler construisent et donnent leur nom à des tours, cela montre leur importance et leur puissance. N’a-t-on pas appelé les plus hautes de la Défense, la Tour Phare et la Tour Signal…. …La hauteur pour être la plus visible de loin, pour défier les règles de l’apesanteur, prouesses techniques, prouesses de l’Homme, puissance d’une entreprise.

5.8 Symbole du dynamisme économique Outre les raisons de rentabilité, sociales ou organisationnelles, il s’agit de voir et d’être vu ; de montrer sa réussite économique aussi bien pour une ville, un pays ou une entreprise. Du sommet, on domine le monde et les nombreux gratte-ciel créent un « skyline » très impressionnant. Métaphore d’une civilisation compétitive et d’une avancée irrépressible de la modernité, le gratte-ciel perpétue l’idée de défi.

Les attentats du 11 septembre 2001, qui ont détruit les Twin Towers du World Trade Center (415 et 417 m), sont la preuve tragique de cette forte charge symbolique, mais ils n’ont pas réussi à mettre fin à la construction de gratte-ciel aux Etats-Unis. Bien au contraire, les américains construisent plus de tours et encore plus haut…

5.9 Symbole du développement du savoir – faire Montrer son dynamisme économique mais aussi son savoir – faire. De nos jours, bien des nouvelles technologies permettent les plus audacieuses réalisations. En voici quelques unes parmi tant d’autres :

5.9.1 En France, la Tour Phare de Morphosis à la Défense La tour "Phare" de l'architecte américain Thom Mayne (Agence Morphosis), sa construction commencera en 2009 et sa livraison est attendue pour 2012.

Budget : de 800 à 900 millions d'euros Superficie : 130 000 mètres carrés, Hauteur : 300 mètres, Selon son architecte, le nouveau projet a été conçu avec une conscience environnementale. Situé entre le CNIT auquel il sera directement relié et le boulevard circulaire, à proximité de la Grande Arche, le bâtiment comportera des éoliennes à son sommet, qui participeront à la fourniture en électricité des bureaux.

La façade de la tour sera conçue de manière à assurer une ventilation naturelle, avec pour conséquence des gains importants dans le domaine de l'économie d'énergie. Sa forme générale, conique aux lignes courbes, tranchera de celles de la plupart des bâtiments de la Défense, aux lignes droites.

Figure 10 : La tour Phare, Morphosis

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5.9.2 A Jersey city, la tour cubiste à usage mixte de Rem Koolhaas L'architecte néerlandais Rem Koolhaas (agence Oma) a présenté en mars 2007 à Jersey City (New Jersey), un projet d'immeuble de 182 mètres de haut (111.500m² répartis sur 52 étages) où s'empilent trois parallélépipèdes d'usages divers. Le socle cubique contient des espaces commerciaux, des galeries d'expositions, ainsi que des ateliers d'artistes et des studios. Il est surplombé par un volume oblong, qui abrite un hôtel et des appartements de taille moyenne.

Figure 11 : La tour cubiste de R Koolhaas

Au sommet du gratte-ciel trône un dernier parallélépipède, plus ramassé, qui héberge des appartements de grande dimension. Son orientation diffère de 90 degrés par rapport au volume qui le supporte, ce qui génère une sensation d'instabilité à la vision d'ensemble. Il s'agit "d'assembler des éléments habituels de manière inhabituelle", a expliqué Rem Koolhaas, afin de créer une 'interaction'. Budget : 400 millions de dollars. Livraison 2010 ou 2011.

5.9.3 A Bangkok , trois tours de 231 mètres de haut , Bouygues

Figure 12 : Projet Bouygues - Bangkok

Pebble Bay Co., filiale du développeur singapourien HPL Properties Ltd, a confié en juin 2006 la réalisation des trois plus hautes tours résidentielles de Bangkok, d’une hauteur de 231 mètres, à Bouygues-Thaï, filiale thaïlandaise de Bouygues Construction. Le montant total du projet s’élève à 73 millions d'euros, dont 41 millions pour BouyguesThai. D'une surface de 135.000m², l’ensemble résidentiel comprendra 370 logements de luxe sur 65 niveaux, une piscine olympique intérieure, des jardins, des bassins, des courts de tennis, un parcours de jogging, ainsi que 720 places de parking. Les travaux doivent se terminer en décembre 2008.

Le projet est signé par le cabinet d’architecture Woya Tandem. Filiale de Bouygues Construction, créée en 1990 et implantée à Bangkok, Bouygues-Thaï est la troisième entreprise de bâtiment en Thaïlande. Comptant près de 3.000 collaborateurs, elle a enregistré en 2005 un chiffre d'affaires de 58 millions d'euros. Bouygues-Thaï a déjà réalisé à Bangkok trois centres d'expositions (138.000 mètres carrés pour un montant total de 70 millions d'euros), des centres commerciaux, des tours de bureaux et de logements, ainsi que de nombreux complexes de villas de luxe..

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5.9.4 A Toronto, La tour aux courbes sensuelles de Mad

L’agence d’architecture chinoise Mad a remporté son premier concours au Canada avec une tour d’habitation de 50 étages près de Toronto, baptisée 'Tour Marilyn Monroe', en raison de ses lignes sinueuses et mouvantes. Le projet, sélectionné parmi 92 autres en provenance de 70 pays, est issu du premier concours international d’architecture organisé dans cette ville. L’opération constitue le signe avant-coureur d’un changement de look pour la commune. Une transformation en accord avec la population, car 6.000 habitants ont été invités à voter pour leur projet préféré lors d’une exposition.

Figure 13 : La tour Marilyn Monroe

Les promoteurs de la tour, Cityzen Development Group et Fernbrook Homes, l’appellent la 'Tour absolue', en référence au complexe 'Absolute Community' dans lequel elle viendra s’insérer en 2010.

Yansong Ma, architecte et directeur de l’agence Mad, a expliqué avoir "toujours essayé de développer des bâtiments organiques, même avec les immeubles de grande hauteur qui sont des objets à la fois technologiques et culturels". La livraison de la structure de béton vêtue de verre est prévue en 2010 pour un budget de 114 millions de dollars.

5.9.5 A Dubaï, une tour en forme d'un habitant du Golfe

Figure 14 : La tour de l'Arabe

En janvier 2007, le quotidien Al-Emarat Al-Youm a annoncé la construction d'une tour - 'Burj Al-Arabi' (Tour de l'Arabe) - de 35 étages et de 140 mètres de hauteur pour un budget estimé à 136 millions de dollars, qui aura la forme d'une dishdasha, une longue robe de couleur blanche, montée d'un coiffe blanche (ghitra) et entourée d'une double couronne de couleur noire (Agal), le tout formant l'habit traditionnel du Golfe. A usage administratif et commercial, 'Burj Al-Arabi' sera fin prêt en 2009 près du nouvel aéroport de Jebel Ali, actuellement en construction, à la périphérie de Dubaï, précise le journal citant le promoteur du projet.

Dubaï, l'un des sept membres de la fédération des Emirats arabes unis, s'est imposé en quelques années comme centre d'affaires et de tourisme où s'élèvent des dizaines de projets grandioses, dont 'Burj Dubai' (en arabe, la Tour de Dubaï), appelée à devenir la plus grande tour du monde lorsqu'elle sera terminée fin 2008. Par ailleurs, en novembre 2006, l'émirat a annoncé qu'il allait se doter d''une tour tournante', "l'unique structure résidentielle à rotation (mécanique) sur la planète" selon son promoteur, Dubai Property Ring.

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5.9.6 A Doha, une tour de 550 mètres A Doha, le groupe gouvernemental Qatari Diar a prévu la construction d'une tour de 550 mètres de haut et 112 étages, la Convention Center Tower, signée Murphy/Jahn, Inc. Architects, où toute la partie haute est réservée à des appartements luxueux, avec vue imprenable sur la mer et le désert. La livraison est prévue en 2012. Le coût estimé pour la tour et le Convention Center est de 1,2 milliard de dollars.

Figure 15 : The Convention Center Tower

En 2006, Doha avait déjà inauguré la Tour des sports, conçue par Hadi Simaan (USA) et Etienne Tricaud (AREP, France), emblème des Jeux Asiatiques de 2006.

Haute de 300m, d'une forme parabolique visible de tout le Qatar, la tour domine les 130 hectares du site des Jeux Asiatiques. Elle porte à son sommet la flamme olympique. Plusieurs modules la composent avec un hôtel, une suite présidentielle, un musée du sport et, tout en haut, un étage panoramique avec un restaurant.

5.9.7 A Varsovie, une tour de 192 mètres de Daniel Libeskind Première tour en Europe de l'Est, la Zlota 44, au cœur de Varsovie Hauteur : 192 mètres au-dessus de Varsovie.

Architecte : Daniel Libeskind Sa ligne, les technologies écologiques mises en place font de Zlota 44 est un projet innovant en Pologne.

Figure 16 : Zlota 44

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5.9.8

A Tokyo, la tour la plus haute et mixité à tous les étages En attendant la 'Nouvelle Tour de Tokyo', plus haute tour émettrice du monde (610 mètres), dessinée et conçue par le sculpteur japonais Kiichi Sumikawa et son compatriote architecte Tadao Ando, dont la livraison est prévue en 2012, Tokyo a inauguré en mars 2007 un nouveau complexe urbain, 'Midtown', qui se targue de posséder le plus haut gratte-ciel du Japon

Figure 17 : La Nouvelle Tour de Tokyo

5.9.9 A Ganghzou, Les tours jumelles d’Hervé Tordjman

Figure 18 : Les tours jumelles ADN, Ganghzou, Chine

Hervé Tordjman a conçu 2 tours en forme d'ADN de 514,8 m de haut et d'une surface totale d' 1 million de m².

La tour ouest abritera bureaux, hôtels 5 étoiles et espaces fonctionnels et panoramiques. Le thème de l’ADN a émergé pour exprimer la gémellité et l’associativité entre les deux bâtiments. Jean-Marc Jaeger (ingénieur structure) à travailler avec l’architecte pour que ce projet soit réalisable : notamment sur la stabilité de la structure et la position du centre de gravité de chacun des 130 planchers.

5.9.10 A Dubaï et à Moscou, des tours pivotantes Une tour qui pivote sur elle-même. Changer de vue quand on le souhaite, selon la météo ou la lumière du soleil...

C'est le projet fou de l'architecte David Fischer. Ses tours pivotantes vont voir le jour à Dubaï et à Moscou en 2010.

Appelée "Dynamic Architecture", ce type de buildings évoluera constamment. Chaque étage, indépendant des autres, tournera sur lui-même. La tour, en mouvement, aura une architecture différente au gré des envies de ses occupants.

Figure 19 : The Dynamic Architecture

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5.10 Un contre-courant : les non-tours ?

Des architectes, et pas des moindre, essayent de contribuer à l’architecture en allant au-delà des modèles prédéfinis. Aujourd’hui, lorsqu’on construit une tour, la seule manière de se distinguer revient à bâtir plus haut, tout en sachant que dans quelques temps une autre la dépassera. Afin d’éviter cette course, certain propose des alternatives aux buildings traditionnels.

5.10.1 La non-tour de Jean Nouvel

La « non – tour », pourquoi appelé se bâtiment la non – tour ? Si c’est une non – tour alors il ne s’agit pas d’une tour mais d’un bâtiment quelconque. Ce n’est pas une tour alors c’est un immeuble. Or, ce n’est justement pas un immeuble quelconque, c’est bien une tour, mais pas comme les autres, une nouvelle catégorie de tour, mais pas une tour nouvelle génération, une tour inclassable, c’est une tour sans en être une, c’est une non-tour.

Tour « Horizon » Architecte : Jean Nouvel Promoteur : Hines Localisation : Rives de Seine à Boulogne-Billancourt Programme : bureaux – 38600m² Horizon propose une nouvelle vision de l'immeuble de bureau.

C'est un concept de non-tour car il s'agit plutôt d'une stratification, d'un empilement, prétexte à inventer des terrasses, des horizons fictifs, à contraster, à révéler des différences.

Avec cette "non tour", les Ateliers Jean Nouvel remettent en cause la notion de hiérarchie, en introduisant par trois façades une relation unique et privilégiée avec le(s) paysage(s) environnant(s) et en offrant à l'utilisateur l'essentiel : la lumière et la vue Figure 20 : La « non- tour » de Jean Nouvel

Le choix des matériaux des façades permettra à l'édifice de se dématérialiser à mesure des étages. La partie basse sera d'aspect brut, proche de la roche, et la partie haute, transparente, en verre.

Sur le modèle des pyramides à degré, les différents niveaux du bâtiment permettront de créer des terrasses paysagées.

Au rez-de-chaussée, une végétation rappelant celle du quartier ; au premier niveau (R+5), un jardin suspendu qui répondra par sa topographie à celui des coteaux de Meudon et de Sèvres ; au second niveau (R+13), un "paysage venteux" car plus exposé ; et au troisième niveau (R+18), une serre visant à instaurer "une relation entre l'immeuble et l'horizon dégagé des toits voisins". Jean Nouvel imagine même un 5ème paysage, qualifié de "virtuel", grâce au reflet de la végétation de la serre dans une lame de verre au sommet. L'implantation de végétation à chaque niveau contribuera à limiter les besoins en rafraîchissement du bâtiment car ce projet entend obtenir la certification HQR bâtiment tertiaire.

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5.10.2 La tour CCTV, sans début ni fin de Rem Koolhaas Architecte : Rem Koolhaas Localisation : Pékin Hauteur : 234m 445000m² d’espace de travail pour la télévion chinoise CCTV.

Figure 21 : La tour CCTV en construction

La tour CCTV bâtiment forme une boucle, sans début, ni fin, sans haut et sans bas. Toutes ses composantes ont une existence égale, au contraire des tours traditionnelles.

Le bâtiment est composé de 2 tours inclinées reliées par un grand porte-à-faux. Avec 234m de hauteur maximale et 450.000 m2 d’espace de travail, la tour est en fait plutôt une sorte d’arc de triomphe géant. Si tout le monde n’aime pas l’aspect extérieur, la conception du bâtiment est assez révolutionnaire. Pas de colonne centrale pour soutenir l’édifice comme cela se fait classiquement, c’est toute la façade extérieure qui est porteuse .On peut même le voir à l’œil nu. Les étranges lignes métalliques sur la tour sont des renforts qui reflètent la répartition des forces sur toute la tour. Un tel bâtiment n’aurait pas pu être construit il y a 10 ans car les ordinateurs ne possédaient pas les capacités suffisantes pour faire toutes les simulations nécessaires.

Ce projet est très controversé et a reçu des critiques très dures de la part d’architectes qui ont décrété que l’architecture ne doit pas être ainsi ; mais aussi de la part d’ingénieurs qui expliquent que ce n’est pas de cette façon que la gravité et la structure sont supposées fonctionner, déclarant le projet non éthique.

Un bâtiment qui va sans aucun doute au-delà des limites des conventions.

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DE L’USAGE UNIQUE A L’USAGE MIXTE

Les gratte-ciel abritent traditionnellement des bureaux, quelques commerces au 1er niveau et éventuellement un restaurant au sommet, ouvert au public (exemple type de la tour Montparnasse).

C’est la configuration la plus courante en France.

Aujourd’hui, la tendance est à la mixité fonctionnelle (bureaux, logements, commerce…). Courant probablement venue d’Asie, mais qui se justifie aisément avec les évolutions comportementales des utilisateurs qui souhaitent plus de conforts, plus de vie dans le lieu de travail, une volonté de rentabiliser une tour, de la rendre plus attractive, plus vivante.

Cette tendance traduit également la volonté de « réveiller » un quartier d’affaires en activité seulement 5 jours sur 7 et 12h sur 24, en intégrant des logements et des commerces.

Mais faut – il des tours mixtes ou un quartier mixte ?

6.1 Réflexion sur la mixité En France, la « mixité verticale » a très peu de succès contrairement en Chine ou à Dubai. Plusieurs raisons expliquent cette frilosité :

Un type de bâtiment mal considéré : ces bâtiments ne concernaient, il y a 20 ans, que des immeubles bourgeois transformés de manière artisanale en bureau. Il était difficile dans ces conditions d’imaginer des poussettes d’enfant dans le hall d’accueil du siège d’une grande entreprise.

La situation du marché des investisseurs : les grands propriétaires étaient jusqu’à présent très spécialisés. Ils ne géraient pas de la même façon des bureaux et des logements.

Aujourd’hui, le débat est d’actualité, notamment grâce à la Tour Signal à la Défense.

6.1.1 Pourquoi des tours mixtes?

Il s'agit d'escompter une densité plus grande pour moins de déplacements et une meilleure gestion de l’énergie, d'intégrer la dimension symbolique, la sécurité, la diminution de la pollution, d'imaginer la mutualisation de quelques équipements pour permettre d'élever le niveau de services dans les bureaux et proposer enfin une péréquation des charges, pour assurer par la mixité une vraie vie de quartier.

Tous ces éléments se renforcent dans le cas d’une réflexion pour la mixité, c’est à dire dans un même lieu une coexistence habitat/travail/équipements/services.

6.1.2 La mixité pour optimiser la consommation d’énergie, rentabiliser une tour.

Une tour réunit majoritairement des bureaux qui fonctionnent un tiers du temps.

Pour palier cette sous - utilisation, il est nécessaire d’intégrer des activités différentes permettant un fonctionnement continue ; d’où la nécessite d’une tour mixte pour éviter le gaspillage d’énergie.

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On retrouvera donc des structures sportives, des hôtels, des garderies, des commerces, des restaurants ouverts au public : la ville entre dans le bâtiment, comme c’est déjà l’usage en Asie.

Selon Françoise Fromonot, critique d’architecture, «On ne peut plus faire des tours avec une seule activité » : il y a une nécessité d’activité continue et multiple tout au long de la journée, ainsi que d’une diversité architecturale (condensation artificielle du monde).

6.1.3 Contraintes et solutions Cependant, bien des aspects sont à prendre en compte ; la conception, le coût, et l’exploitation ne se gèrent pas comme une simple tour de bureaux :

le coût de production du m² dans une tour étant supérieur à celui d'une maison individuelle, ces édifices doivent s'inscrire dans un marché la prise en compte en amont des coûts de gestion et d'exploitation. une vraie mixité entre logements aidés et non aidés, bureaux et équipements, ne peut fonctionner qu'avec des mécanismes de péréquation ; dit autrement, certains payeront plus pour les autres.

Des différences entre bureaux et logements non négligeables : o les trames o les règles de sécurité ne sont pas les mêmes, ont o les hauteurs sous-plafond et les contraintes techniques

Afin de remédier à ces contraintes, la réflexion d’un tour mixte est orientée de la manière suivante :

pour les bureaux : la qualité des plateaux, leur surface, leur modularité, la lumière, la divisibilité pour les logements : le linéaire de façade, l’orientation, la possibilité de faire varier facilement les partitions pour les bureaux et les logements : l’indépendance totale des accès et donc de la gestion". orientation nord/est pour les bureaux car les bureaux consomment beaucoup d'énergie non pour les chauffer mais pour les rafraîchir orientation sud/ouest pour les logements réflexion en matière d’économie d’énergie, en envisageant des transferts de calories par le jeu des alternances jour/nuit

Enfin, un projet de tour mixte doit garantir une totale indépendance d’accès, de gestions des charges, d’usage, de hauteur d’étages, de type de trame.

6.2 La mixité pour s’intégrer dans la vie urbaine Les immeubles du tertiaire cherchent de plus en plus à s’intégrer à leur environnement, il s’agit de se fondre dans un quartier, de devenir un équipement à l’échelle du voisinage. Dans ce cas, les aménagements prennent en compte les contraintes liées aux cheminements des piétons, ils favorisent la transparence et l’interpénétration entre espaces publics et espaces privés. Les immeubles vont intégrer bureaux aux niveaux supérieurs, activités de commerce, restaurants au rez-de-chaussée et sur les 2 premiers niveaux pour effacer la rupture qui peut exister entre les quartiers ou rue d’affaires et lieu de vie.

L’intégration de logements dans les immeubles ou tours de bureaux est plus rare surtout en France encore frileuse. A ce jour, seule la tour Signal de la Défense (voir chapitre 6.2.1), et l’immeuble Euralille (R11) à Lille prévoit des logements avec des bureaux et des commerces.

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6.2.1 La tour Signal à la Défense, premier prototype mixte en France Architecte : Jean Nouvel Programme : 140 000 m², comprendra 50 000 m² de bureaux, un hôtel de 39 000 m², des commerces et restaurants (10 000 m²), une large part de logements (33 000 m²) et 8 000 m² pour un équipement public.

Livraison pour fin 2013.

Hauteur : 300m .

Figure 22 : La tour Signal

Une opération qui sera THQE : très haute qualité environnementale. Sur le plan architectural, cette tour de 71 étages sera caractérisée par quatre blocs empilés, chacun composé d’atriums formant des fenêtres qui s’alternent en façades opposées.

La tour Signal se veut un projet novateur en matière de typologie de tour.

Considérée comme une tour étendard, elle porte les couleurs et la vie de l’agglomération par sa mixité fonctionnelle. En terme d’organisation, chaque mixité est autonome et complémentaire.

L’avenir nous en dira plus sur l’intérêt des tours mixtes, deviendront– elles des tours animées ou des tours dortoirs à l’instar des villes-dortoirs ? A suivre…

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L’ECOLOGIE, BASE DE REFLEXIONS POUR DE NOUVELLES TECHNOLOGIES

7.1 Le constat Le secteur de l’immobilier, un des plus gros consommateurs d’énergie.

Les bâtiments, tout au long de leur cycle de vie, de leur construction à leur démolition, en passant par les dépenses en énergie qu’ils occasionnent, représentent 40% des émissions de CO2 dans les pays développés et consomment de grandes quantités d’énergies. Après le secteur du transport, le secteur du bâtiment est le plus consommateur d’énergie. Il est de la sorte responsable, à lui seul, de plus de 25% des émissions à effets de serre (GES). Une situation qui ne va pas en s'améliorant puisqu'en l'absence d'un plan gouvernemental volontariste, il est prévu d'ici 2015, une augmentation de la pollution de plus de 25 millions de tonnes, uniquement due au chauffage Certaines villes effrayent par leur croissance exponentielle.

C’est surtout le cas de Shanghai, où se construisent chaque mois, des dizaines d’immeubles de très grandes hauteurs. La métropole chinoise est aujourd’hui la ville au monde la plus dévoreuse d’énergie et pose de graves problèmes pour l’avenir de la planète.

7.2 La préoccupation du développement durable Aujourd’hui, force est de constater la motivation des entreprises pour le développement durable. Les sommets internationaux et autres forums autour du développement durable attirent de plus en plus d’entreprises.

Est-ce que cette tendance peut être interprétée comme le signe que les entreprises soient plus sensibles à un nouvel équilibre entre les dimensions économique et environnementale?

Les activités de gestion des bâtiments et des services support aux occupants ne restent d’ailleurs pas à l’écart de ce mouvement et il est même surprenant de constater à quel point l’écologie et le confort de l’occupant dopent l’innovation dans ce secteur : matériaux naturels, produits autonettoyants, énergies renouvelables, labels, …

Le développement durable nécessite un engagement sur le long terme. Sa cohérence repose aussi sur la prise en compte des coûts différés et indirects. Les opérations d’investissement doivent par exemple intégrer les aspects technico-économiques, environnementaux et humains de l’exploitation et de la maintenance des bâtiments grâce à l’approche en coût global.

En effet, les professionnels du secteur de la construction évaluent à 17% les coûts supplémentaires qu’occasionne la construction d’un bâtiment « vert » par rapport à un édifice classique. Soit 3 fois plus que le surcoût réel, qui n’est que d’environ 5% (étude menée dans le cadre du projet Efficacité Energétiques des Bâtiments codirigé par Lafarge).

En exemple, La région Nord Pas-de-Calais a construit jusqu’à présent une trentaine de bâtiments HQE. Le surcoût moyen d’investissement est de 55 €/m². Cependant, l’économie annuelle moyenne nette d’amortissement sur les frais d’exploitation est de 3.5 €/m².

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Le développement durable est une démarche qui stimule l’innovation dans la gestion immobilière. Il se traduit par l’application de nouvelles technologies, de nouveaux services ou de nouvelles organisations dans les bâtiments. Cette nouvelle dimension doit être prise en compte dans l’évolution des compétences pour que le bâtiment puisse contribuer efficacement au développement durable. De nouveaux métiers apparaîtront aussi bien en amont pour la conception et la réalisation du bâtiment, mais également pour la maintenance. Le concierge devra-t- il sortir d’une grande école d’ingénieurs spécialisés ?

7.3 Les systèmes d’évaluation environnementaux 7.3.1 Le leadership in Energy and Environnemental (LEED) Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) est un système américain de standardisation de bâtiments à haute qualité environnementale créé par le US Green Building Council en 1998. Un bâtiment peut atteindre quatre niveaux : certifié, argent, or et platine.

Les critères d'évaluation incluent : l'efficacité énergétique, l'efficacité de la consommation d'eau, l'efficacité du chauffage, l'utilisation de matériaux de provenance locale et la réutilisation de leur surplus.

Le LEED est aujourd’hui le système d’évaluation environnementale des bâtiments le plus utilisé au monde, et le modèle sur lequel se basent la plupart des nouveaux autres systèmes. En plus de viser la diminution des ressources utilisées par le secteur de la construction, il a comme objectif de sensibiliser les communautés face à l’environnement.

7.3.2 Haute Qualité Environnementale (HQE) Haute qualité environnementale ou HQE est un système de management de la qualité environnementale des opérations de construction ou de rénovation des bâtiments. Ce concept est apparu en France au début des années 1990, aujourd'hui c'est une marque déposée. L'Association HQE détient la licence de cette marque déposée. Elle a été reconnue d'utilité publique par décret le 5 janvier 2004.

7.3.2.1

Les 14 cibles HQE

Les travaux de l’association HQE ont débouché sur la définition de 14 cibles spécifiant les exigences environnementales particulières à satisfaire par un bâtiment durant toutes ses phases de vie : fabrication, construction, utilisation, maintenance, adaptation et déconstruction.

Ces cibles s'appliquent à tous les types de bâtiment, neufs ou existants, des secteurs résidentiel ou tertiaire. Elles portent à la fois sur l'environnement extérieur et intérieur du bâtiment.

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Maîtriser les impacts sur l'environnement extérieur : Cibles d'éco-construction : • Relation harmonieuse des bâtiments avec leur environnement immédiat • Choix intégré des procédés et produits de construction • Chantiers à faible nuisance (déchets, bruit, pollution) Cibles d'éco-gestion : • Gestion de l'énergie • Gestion de l'eau • Gestion des déchets d'activité • Gestion de l'entretien et de la maintenance Créer un environnement intérieur satisfaisant : Cibles de confort : • Confort hygrothermique • Confort acoustique • Confort visuel • Confort olfactif Cibles de santé : • Conditions sanitaires des espaces • Qualité de l'air • Qualité de l'eau

7.3.2.2

Où en sommes-nous aujourd’hui ?

En Ile de France, les immeubles de bureaux HQE ont le vent en poupe. Un récent baromètre Jones Lang Lasalle fait part de l’évolution des constructions de type HQE en matière de livraison future de bureaux en Ile de France.

L’étude de Jones Lang Lasalle révèle que l’Ile de France a compté pas moins de 12 immeubles de bureaux HQE livrables en 2008, soit 28% des surfaces neuves attendues cette année .

Un chiffre qui peut paraître faible, mais dont la tendance est à la hausse. Ainsi, le cabinet estime qu’en 2009, 21 nouveaux projets HQE viendront s’ajouter au parc existant et 35 autres en 2010. Si les architectes rivalisent d’ingéniosité, avec l’apport de panneaux photovoltaïques en toiture, de jardins suspendus et autres chaudières à cogénération biomasse, les promoteurs s’évertuent, de leur côté, à intégrer ces constructions dans un contexte urbain qui favorise le bien-être des utilisateurs.

Effet de mode ou véritable intérêt durable ?

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7.4 Grenelle de l’environnement : l’immobilier doit passer en basse consommation Le secteur immobilier est responsable de 40 % de la consommation d’énergie finale et de 25 % d’émissions de gaz à effet de serre. Le Grenelle de l’environnement a donc défini un plan de grande ampleur pour répondre à ce problème. Quatre arrêts importants ont été signés, pour construire des bâtiments plus respectueux de notre environnement :

Un premier arrêté prévoit l’obligation de réaliser un diagnostic de performance énergétique (DPE) pour les bâtiments neufs dont le permis de construire a été déposé après le 1er juillet 2007.

Un second stipule que les gestionnaires des bâtiments publics importants devront désormais afficher le DPE dans le hall d’accueil du bâtiment, de manière visible, afin de sensibiliser le public, les occupants et le gestionnaire du bâtiment sur les consommations énergétiques et les émissions de gaz à effet de serre qu’engendre le bâtiment.

Le troisième arrêté prescrit la réalisation systématique, pour les bâtiments neufs de plus de 1000 m², d’une étude de faisabilité de diverses solutions d’approvisionnement en énergie de leur projet de bâtiment, avant le dépôt de la demande de permis de construire, afin de choisir la plus efficace et la plus adéquate.

Enfin, un quatrième arrêté fixe des objectifs de performance énergétique à atteindre lors des travaux importants de rénovation thermique.

La principale mesure porte sur l’obligation de concevoir, à partir de fin 2010, des bâtiments publics et tertiaires suivant la norme de « basse consommation », c’est-à-dire consommant moins de 50 kWh par an et par mètre carré en moyenne. Ce seuil sera modulé en fonction de la localisation, des caractéristiques, de l’usage et des émissions de gaz à effet de serre des bâtiments.

Fin 2012, tous les permis de construire déposés seront assujettis à la norme « bâtiment basse consommation ».

Et d’ici 2020, toutes les constructions neuves seront soumises à la norme « énergie positive ».

L’objectif est de réduire d’au moins 40 % les consommations d’énergie et d’au moins 50 % les émissions de gaz à effet de serre de ces bâtiments dans un délai de dix ans. C’est un chantier énorme qui s’ouvre, avec quelque 120 millions de m² de surfaces concernées (dont 70 millions de m² pour les collectivités publiques).

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NOUVELLES TECHNOLOGIES CONSEQUENCES

DU

BATIMENTS

(NTB)

ET

Les NTB sont en premier lieu, une hybridation de solutions existantes. Le meilleur exemple en est l’association entre la climatisation et les systèmes de ventilation naturelle. L’hybridation des technologies est un concept clé de la transition énergétique. Ces nouvelles technologies supposent de nouvelles régulations du bâtiment.

Outre la recherche de matériaux et de nouvelles technologies pour des constructions plus hautes, les préoccupations de l’environnement stimulent les innovations technologiques. L’objectif de construire le bâtiment à énergie positive permet de faire des avancées techniques surprenantes.

Pour une efficacité certaine, ces nouvelles technologies induisent un changement de comportement de la part des utilisateurs.

8.1 Le bâtiment à énergie positive, carbone 0 Il s’agit d’un bâtiment dont le bilan énergétique moyen annuel est positif. Cela signifie qu’à certains moments, il produit plus d’énergie qu’il n’en consomme, et à d’autres il consomme plus qu’il n’en produit. Ce bâtiment respire, produit et consomme. Il n’est pas sans système thermique.

Le bâtiment à énergie positive tourne autour de 4 grands principes techniques:

Eviter les déperditions d’énergie Assurer la respiration du bâtiment Augmenter la protection solaire Gérer et intégrer l’énergie

8.1.1 Eviter les déperditions d’énergie Pour éviter les déperditions, la première règle est de renforcer l’isolation. On voit apparaître de nouvelles techniques. L’isolation par l’extérieure est parfaitement au point, bien que peu pratiquée en France. Pour ce qui est des isolants sous vide ou nanostructurés, les recherches sont en cours. Ils devraient permettre de diminuer par 4 l’épaisseur des isolants (5 cm au lieu de 20 cm). Leur commercialisation à grande échelle n’est pas attendue avant 10 ans. A court terme, renforcer l’isolation signifie perdre des volumes et des surfaces.

La seconde règle est de travailler différemment les façades afin d’amortir les variations thermiques.

L’époque récente était marquée par une architecture de la transparence avec de grandes façades vitrées. Aujourd’hui, les concepteurs travaillent sur des façades moins ouvertes, associant partie vitrées et parties opaques afin de conserver la chaleur ou la fraîcheur.

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8.1.2 Assurer la respiration du bâtiment Plus le bâtiment est isolé, plus il doit respirer. Cette respiration sera endogène en privilégiant l’inertie thermique ou bien exogène avec des systèmes de ventilation naturelle. Le travail sur l’inertie thermique concerne bien évidemment les façades mais également les espaces intérieurs. Dans les immeubles anciens, à murs très épais, la température restait relativement stable : l’inertie des matériaux jouait son rôle d’amortisseur thermique. Dans les bâtiments récents la légèreté des cloisons, les plafonds acoustiques et les planchers techniques empêchent cette inertie.

La recherche de “l’énergie positive” suppose de repenser les aménagements intérieurs et autant que faire se peut, supprimer ou limiter les faux plafonds et les faux planchers. Cela conduit à de nouvelles solutions techniques pour les passages de câble. Si les plafonds techniques sont maintenus, leurs dimensions doivent être réduites pour que le plafond ait ce rôle d’amortisseur des variations climatiques.

En matière de ventilation naturelle, la fenêtre est souvent un allié incomparable et intelligent. Les fenêtres sont de plus en plus techniques avec des automatismes sophistiqués et de nombreux dispositifs d’accompagnement : grilles anti-effraction, anti-pollution, anti-poussières. Leur installation en IGH pose encore des problèmes de sécurité, en raison de la vitesse du vent. C’est la raison pour laquelle, on voit des résilles autour de certaines tours.

Cette “redécouverte” de la fenêtre s’accompagne d’une évolution remarquable dans les technologies des vitrages : certains sont conçus pour laisser passer la lumière et retenir la chaleur. D’autres, autonettoyants, aident à améliorer la qualité de l’air en dégradant un certain nombre de polluants.

Les dispositifs de ventilation naturelle sont extrêmement variés. Outre la fenêtre intelligente, les concepteurs de bâtiments à énergie positive souhaitent tirer parti des atriums et des puits canadiens.

Des tests sont également menés pour récupérer la chaleur des parkings et apporter de l’air chaud, en hiver. Dans chaque cas, la circulation de l’air naturel étant un peu plus compliquée et moins dirigée que dans les systèmes de climatisation. L’objectif serait de parvenir à un dimensionnement de ces systèmes de ventilation naturelle : quelle est, par exemple, la taille optimum d’un atrium par rapport au volume de l’immeuble ?

8.1.3 Augmenter la protection solaire Pour éviter les charges de climatisation, il faut se protéger du soleil. L’exemple des immeubles entièrement vitrés qui se transforment en four durant l’été est bien connu. Pourtant la règlementation thermique est claire : la protection thermique est le premier système de climatisation.

8.1.4 Gérer et intégrer l’énergie Dans le bâtiment à énergie positive, la question de l’énergie est, par essence, centrale. Les systèmes décrits précédemment visaient à l’économiser. Pour être à énergie positive, un bâtiment doit également en produire.

L’éolien, souvent utilisé, permet de se démarquer. Les pales sont visibles et affirment la vocation environnementale de l’immeuble. De nombreux observateurs restent réservés par rapport à ces “pièces en mouvement” générant des vibrations.

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Pour sa part, l’énergie solaire (thermique ou photovoltaïque) devient une composante incontournable de l’enveloppe et de l’architecture du bâtiment. Avec cet équipement, à certains moments, le bâtiment consomme peu d’énergie mais en produit suffisamment pour une revente au réseau. La notion d’énergie positive vient de ce décalage.

Pour faire face aux pics de consommation, le bâtiment à énergie positive recherche les meilleures solutions d’efficacité énergétique : les pompes à chaleur bénéficient d’un regain d’intérêt mais ne sont pas adaptables à toutes les situations, les solutions apportées par réseaux de chaleur existants peuvent se combiner avec les “systèmes d’énergie embarqués” que sont l’éolien et le solaire.

8.2 Evolution du comportement de l’utilisateur Passer du tout vitré et tout climatisé à des systèmes hybrides, à des nouvelles technologies du bâtiment suppose un changement certain du comportement de l’utilisateur avec un minimum de pédagogie sur le sujet.

Trois points semblent essentiels :

Prendre en compte les modalités d’occupation et de non occupation Faciliter l’appropriation du bâtiment Introduire une nouvelle répartition des coûts

8.2.1 Prendre en compte les modalités d’occupation et de non-occupation Dans certains métiers, les locaux sont vides, à plus de 60% du temps. Ce temps d’occupation est inversement proportionnel au statut hiérarchique des collaborateurs : plus une personne monte dans la hiérarchie, moins elle fréquente son bureau, alors qu’elle bénéficie des meilleures conditions.

Il y a également “the third place”, tous les endroits, hors le bureau et la maison, où les personnes travaillent. Ce “tiers lieu” a un impact environnemental, car les personnes auront de plus en plus le choix entre venir au bureau ou travailler ailleurs.

8.2.2 Faciliter l’appropriation du bâtiment Cette appropriation de l’espace se retrouve dans les problématiques d’éclairage des locaux. Une relation harmonieuse et efficace entre l’occupant et le bâtiment à énergie positive suppose des évolutions dans la gestion de l’espace. Un surcroît d’éclairage ou un surdimensionnement de l’éclairage produit de la chaleur conduisant, en été, à un besoin de climatisation. Dans le bâtiment à énergie positive l’utilisateur devrait se réapproprier l’éclairage grâce à des systèmes individualisés.

De la même manière, la multiplication du nombre des ordinateurs se traduit par une hausse des puissances consommées et de l’émission de chaleur. Un ordinateur qui consomme 30 watts émet une chaleur de 30 watts. Le développement du PC portable et des écrans plats conduit à une consommation moindre d’énergie. Faut-il introduire ces “précautions d’usage” dans les conseils aux futurs occupants des bâtiments à énergie positive ?

L’utilisation des nouvelles technologies du bâtiment suppose qu’il faudra aider les utilisateurs à comprendre son fonctionnement. Il faudra peut-être créer des modes d’emploi ou des notices de fonctionnement. Les occupants vont se trouver confronter à de nouvelles pratiques qui feront appel à leurs comportements écocitoyens. Les études montrent qu’au bureau, nous sommes prêts à faire un

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effort particulier parce qu’il s’agit d’un univers contraint et non naturel, au contraire du logement qui représente le seul refuge de l’Homme. L’installation de nouveaux matériels et matériaux est possible dans les immeubles de bureau. Il ne faut néanmoins pas aller trop vite et trop loin, au risque de faire franchir un cap aux utilisateurs. Un dosage doit être réalisé.

8.2.3 De nouveaux métiers pour gérer la vie du bâtiment Les équipes de maintenance du bâtiment devront compter de nouvelles compétences pour gérer les ressources naturelles du bâtiment comme un gestionnaire d’énergies renouvelables. Ce gestionnaire sera connecté à un serveur local, il permettra d’anticiper et d’optimiser les recours en énergie en fonction des conditions météorologiques.

8.2.4 Introduire une nouvelle répartition des coûts Les utilisateurs seront-ils prêts à prendre en charge le surcoût de l’investissement environnemental réalisé par l’investisseur qui se traduira par une augmentation de la part du loyer tandis que le montant des charges sera diminué.

8.3 Construire en pensant la destruction ou déconstruire durablement Il est impensable aujourd'hui de concevoir une tour sans avoir comme objectif de construire quelque chose qui ne sera pas obsolète avant d'être édifié. C’est autant une exigence du maître d'ouvrage qu'une nécessité culturelle. Il est donc nécessaire de s’intéresser aussi bien sur les rejets de CO2 dans l'atmosphère que sur le cycle de vie de chacun des composants. Dans ce cadre, la déconstruction de la tour est intégrée dès la conception.

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8.4 Les éco-buildings, les tours « nouvelle génération » 8.4.1 La tour CB31, HQE et bioclimatique Date de livraison : 1er trimestre 2010 Investisseur : Beacon Capital Architecte : Kohn Perdersen Fox Associates Architecte associé : Saubot & Rouit Associés Surface : 86.700 m² SHON Hauteur : 225 mètres Lieu : la Défense CB31 : C : pour Courbevoie, B : pour Bureaux, et 31 son numéro.

La tour CB31 est un projet de restructuration et d’élévation de la tour Axa. La tour sera composée de trois ailes orientées respectivement à l'est, au sud, et au nord-ouest. Chacune de ces ailes est rectangulaire et se termine par un toit incliné. Chaque aile du bâtiment abritera des bureaux, des locaux techniques.

Figure 23 : La tour CB31

La conception du cladding de l'immeuble résulte de la création d’une façade double vitrage, couverte d'une couche supplémentaire (le bouclier thermique), qui pourra fournir une protection solaire additionnelle dans les zones exposées.

Ce bouclier thermique sera essentiellement situé dans les zones ou les rayonnements du soleil seront excessifs, tout en maximisant la pénétration de la lumière naturelle.

L'extension du bouclier thermique du bâtiment a été développée sur la base des principes généraux suivants : Minimiser l'étendue du bouclier sur les façades nord, Réduire l'étendue du bouclier à la base, Maximiser l'étendue du bouclier sur les façades sud, et ouest

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8.4.2 La tour Incity à Lyon Part – Dieu Architectes : Valode&Pistre et Albert Constantin (AIA Atelier de la Rize).

Maître d'ouvrage : Dixence, associé à Sogelym Steiner.

Hauteur : 200 m au sommet du mât (37 niveaux de superstructure + 6 niveaux de sous-sol) Programme : 40.000 m² SHON , bureaux + restaurant + cafétéria + 2 niveaux de jardins d'hiver.

Réalisation projetée pour 2012

Figure 24 : La tour Incity - Lyon

La tête de cette nouvelle tour sera vouée aux énergies renouvelables avec la mise en place d’éoliennes dont l’efficacité sera augmentée par la mise en place de gigantesques 'entonnoirs' orientés au nord et au sud pour capter les vents dominants et créer sur les éoliennes des effets venturi : Orientée dans l’axe des vents dominants, Nord-Sud ou Sud-Nord, la Tour Incity aura pour objectif de gérer des systèmes astucieux lui permettant d’utiliser la force du vent pour produire en partie son énergie, à l’aide d’un système éolien intégré en son sommet.

Un traitement différencié des quatre façades associé à une façade intelligente pourraient être recouvertes de panneaux photovoltaïques afin de produire également de l’énergie. Enfin, les architectes souhaitent tendre vers un immeuble bioclimatique pouvant utiliser différents systèmes de 'free-cooling' et l’inertie de la masse thermique planchers-noyaux-façades pour assurer un rafraîchissement plus naturel du bâtiment.

8.4.3 La tour Elithis Localisation : ZAC Clémenceau, Dijon Architecte : JM Charpentier (Arte Charpentier) Ingénieurs : Elithis Surface : 5.000 m² sur 10 niveaux Livraison : 2008 Figure 25 : La tour Elithis - Dijon

La tour Elithis, est un bâtiment à très haute efficience énergétique, limitant fortement les déperditions et les apports énergétiques. Respectueux de l'environnement et producteur d'énergie, ce projet répond à une conception bioclimatique à la pointe de la recherche en matière d'énergie positive.

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Ce projet permettra de réduire par quatre la production de gaz à effet de serre. La capitale bourguignonne devient ainsi l'une des cités les plus emblématiques du développement durable en France.

L’ensemble des composants de ce bâtiment a été défini selon un parti pris résolument moderne de pérennité, de facilité d'entretien et de remplacement, tout en respectant la nécessité d'une Haute Qualité Environnementale.

Ci –après, toutes les caractéristiques de la tour : 8.4.3.1

Des matériaux intelligents et respectueux de l'environnement

La structure du bâtiment sera de type poteaux-poutres mixte bois / acier pour limiter l'utilisation de béton. Le remplissage de cette structure sera réalisé par des panneaux isolants à base de fibres de bois.

Le parement sera réalisé par une tôle d'aluminium à l'extérieur. Les menuiseries extérieures seront composées d'un double vitrage argon à isolation thermique renforcé avec un faible facteur solaire.

8.4.3.2

Une consommation d'électricité autosuffisante

La toiture externe sera réalisée en panneaux photovoltaïques intégrés (surface plane), producteurs d'électricité solaire, ce qui permettra de couvrir une grande partie des besoins électriques du bâtiment (74.000 KW/an). La limitation des consommations d'énergie s'opèrera également au niveau de l'éclairage grâce à un système maîtrisé favorisant l'optimisation de l'apport de lumière naturelle. Ce principe sera renforcé grâce à des circuits d'éclairage contrôlés et différenciés selon la zone de travail et l'utilisation des locaux.

De plus, les locaux seront entièrement équipés de luminaires à économies d'énergie : tubes fluorescents et lampes LFC, dont le rendement et la durée de vie sont 10 fois supérieurs aux lampes incandescentes.

8.4.3.3

Une température idéale toute l'année, à moindre frais

La consommation d'énergie pour le chauffage, la ventilation et le rafraîchissement sera limitée par la conception même de la qualité thermique du bâtiment tant au niveau de l'isolation que des façades.

Grâce à un bouclier thermique transparent ménageant une vue dégagée, les espaces de travail bénéficieront d'une protection contre les rayonnements solaires, source de surchauffe et d'inconfort visuel.

Jusqu’à la mi-saison, un système de “free-cooling” à régulation mécanique permettra de rafraîchir les locaux gratuitement et de façon naturelle. Cet équipement permettra de lutter contre les hausses de température jusqu’à 27°, sans utiliser le système de refroidissement. En parallèle, la production de chaleur et de froid reposera sur un système thermodynamique particulièrement performant, associé à une source de chaleur fonctionnant avec une énergie renouvelable (chaudière bois à granulés), et à un système de refroidissement adiabatique.

Dans le même esprit, le renouvellement de l'air sera assuré par une centrale de traitement d'air double flux avec un récupérateur d'énergie de haute efficacité.

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8.4.3.4

Une eau de pluie recyclée

Parce que l'eau est en passe de devenir l'enjeu écologique prioritaire de la planète, un effort particulier a été fait au niveau de la gestion des eaux pluviales. Ainsi, la perméabilité-rétention du bâtiment a été optimisée grâce à la création d'un bassin de rétention situé dans le parking.

En accord avec les autorités sanitaires, la récupération des eaux de pluie en toiture alimentera un réseau indépendant pour l'alimentation sous pression atmosphérique des sanitaires des bureaux.

8.4.3.5

Un bâtiment futuriste qui s'autorégule

Le bâtiment servant de laboratoire sera équipé, sur un niveau complet, de capteurs et compteurs multiples permettant de mesurer la performance des différents équipements. Ce système de gestion technique du bâtiment assurera le suivi des différents types de consommations d'énergie (chauffage, rafraîchissement, ventilation, éclairage..), et permettra de réguler les modèles au jour le jour.

8.4.4 Concept type d’écobuilding : la tour Hypergreen

Figure 26 : La tour Hypergreen

Maître d’ouvrage : groupe Lafarge Maître d’œuvre : agence Jacques Ferrier Auteur : Jacques Ferrier ; architectes : François Marquet (directeur de projet), Adrien Pineau (chef de projet), Corentin Lespagnol (responsable infographie) Programme mixte tertiaire et services : bureaux, logements, commerces, centre de conférence, hôtel-restaurant, sport/SPA, jardins. 60 étages + parking pour les voitures et les vélos.

Surface : 99.000m² Energie : cellules photovoltaïques : 3.000m² en façade ; capteurs solaires sous vide au sommet : 900m² ; une usine à vent regroupant 10 turbines au sommet.

Hauteur : 250m Commande directe 2005.

Le projet de recherche Hypergreen est un concept de tour au programme mixte destiné à s’établir dans les grandes mégalopoles mondiales (Shanghai, Hong-Kong, Tokyo, Sao Paulo...). Ce projet a été présenté lors de plusieurs concours, notamment celui de la tour Phare à la Défense. A ce jour, la Tour Hypergreen reste un concept, mais ces caractéristiques techniques sont utilisées dans de nombreuses tours.

8.4.4.1

Hypergreen, un concept de tour pour des villes plus durables

Dans un contexte de très forte densité de population, de pression foncière importante et de pollution galopante, cette tour se propose d’être un bâtiment responsable d’un point de vue environnemental,

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intégré dans le paysage urbain et connecté à la ville : une tour écologique. Par son échelle et sa verticalité, la tour est une opportunité de concevoir une construction exemplaire en terme de développement durable. Afin d’atteindre ce but, la tour se doit d’être faible consommatrice d’énergie ; mieux, de produire l’énergie nécessaire à sa propre consommation. Elle a donc largement recourt aux énergies renouvelables : utilisation de puits canadiens, de pompes à chaleur géothermiques, installation de panneaux photovoltaïques, de turbines à vent…

Mais au-delà de l’intégration de technologies environnementales de pointe, la tour Hypergreen est d’abord conçue structurellement sur des critères de développement durable : c’est une tour orientée qui repense entièrement ce que peut être le gratte-ciel en béton du futur. La forme, la façade, la répartition des divers éléments du programme tiennent compte de l’orientation, à l’opposé des tours actuelles, indifférentes au contexte climatique. C’est aussi une tour qui utilise au mieux les dispositifs constructifs pour être économe, sûre et recyclable.

8.4.4.2

Stabilité au vent et résistance aux secousses sismiques

La stabilité de la tour, haute de 246mètres, est assurée par un système de contreventement innovant : fabriquée en béton ultra haute performance, la résille « contreventante » en façade permet de libérer le noyau central de l’immeuble. Elle assure la stabilité horizontale de la tour. Non porteuse, elle est donc légère.

8.4.4.3

Facilité de mise en œuvre et programme

La descente des charges s’effectue via des poteaux répartis, offrant plus d’autonomie et d’adaptabilité à la structure par rapport à une descente via le noyau central ou la façade. Ces charges sont supportées par la structure intérieure renforcée construite en béton haute performance.

8.4.4.4

Démontage simple et sans poussière

La construction comme le démontage de la tour sont simplifiés grâce à la préfabrication des éléments qui la composent. Il n’est pas nécessaire de couler les pièces en béton sur place. Il suffit de les monter directement. Ceci permet un chantier propre, rapide et animé par un souci de sécurité maximale. Ceci permet aussi le démontage complet et sans poussière de la tour ainsi que la possibilité de la construire à nouveau avec ces mêmes éléments, dans une recherche de grande flexibilité. Il s'agit de la première tour en béton totalement préfabriquée.

8.4.4.5

Capacité à capter le soleil et le vent en fonction des heures et des saisons

Figure 27 : Résille de la tour Hypergreen

Après étude de l’ensoleillement, du vent et du climat, la résille est orientée afin de renforcer sa capacité à capter les rayons solaires et d’optimiser sa ventilation. La résille est un support orienté de panneaux photovoltaïques et d’éoliennes, fournisseurs d’énergie. Elle comprend quatre faces différentes, laissant largement passer le soleil au nord et jouant le rôle de pare-soleil au sud.

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8.4.4.6

Programme conçu en fonction de l’orientation

L’orientation de la tour influe le programme avec une recherche d'optimisation du comportement climatique. Des complexes dont l’exploitation ne nécessite pas d’ouverture lumineuse sont privilégiés sur les côtés non ensoleillés. A l’inverse, les espaces verts profitent d’un ensoleillement maximal, au même titre que les logements et les bureaux.

8.4.4.7

Une tour économique, voire productrice d’énergie Eoliennes : Placées au sommet de la tour, les turbines à vent produisent de l’électricité à partir de l’énergie éolienne, amplifiée par la ventilation maîtrisée de la résille orientée.

Résille ajourée : La résille est ajourée pour optimiser le passage de la lumière naturelle vers l’immeuble. Son rôle de double peau tempère le climat intérieur et permet de limiter les besoins en chauffage et en rafraîchissement.

Figure 28 : Eoliennes de la Tour Hypergreen

Eaux de pluies réutilisées : Après filtration, les eaux de pluie sont réutilisées pour les installations sanitaires et les jardins. La résille soutient les collecteurs d’eaux pluviales, captées par des petits canaux situés dans la résille.

Panneaux photovoltaïques : 3.000m² de cellules photovoltaïques soutenues par la résille produisent de l’électricité à partir de l’énergie solaire à raison de 600.000 kWh par an.

Puits canadiens : Il s'agit de tuyaux dans lesquels circule l'air entre 14 et 16°C. Ils permettent de rafraîchir l’air neuf en hiver et de le pré refroidir en été. Le complément de chaud et de froid est assuré par une centrale de traitement de l’air.

Matériaux recyclés : Les matériaux utilisés dans le projet privilégient les produits recyclés ou facilement recyclables.

Serres tempérées : Par leur effet d’espace tampon, elles créent un microclimat tempéré pendant toute l’année. La végétation assure une protection solaire des façades exposées et rafraîchit la serre.

Le parc de ressources naturelles assure le complément de chauffage et de rafraîchissement. Elles s'assimilent à un poumon vert à l'intérieur du bâtiment.

Figure 29 : Serres tempérées de la Tour Hypergreen

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8.4.4.8

Les courants porteurs en ligne

Ils véhiculent l’information. Ils permettent de passer de quatre réseaux à un seul : à la fois électrique, téléphonique, informatique et de gestion technique.

Le gestionnaire d’énergies renouvelables sera connecté à un serveur local, il permettra d’anticiper et d’optimiser les recours en énergies en fonction des conditions météorologiques. Grâce à l'ensemble des systèmes d'énergie renouvelable qu'elle utilise, la tour couvre à elle seule 70% de ses besoins énergétiques.

8.4.4.9

Multifonctions

Bureaux, logements, jardins, commerces et loisirs, parkings. Grande souplesse d’utilisation, facilement transformable. La conception même de la tour offre une surface exploitable de plus de 94.000m². En fonction de leur emplacement dans l’immeuble, les parcelles de surface sont utilisées à des fins très variées, donnant vie à la tour 24h sur 24.

Des parkings conçus comme des lieux d’accueil qui irriguent la tour : Grâce à sa conception en puit et en patios, l’aération et l’éclairage du parking s’effectuent le plus naturellement possible. Le jour, ils accueillent les employés des bureaux, les clients des commerces et les autres visiteurs de la tour. La nuit, ce sont les habitants et les clients des commerces nocturnes qui y prennent place.

8.5 Les matériaux et moyens techniques innovants 8.5.1 Divers matériaux nouveaux

8.5.1.1

Matériaux à changement de phase

Encore au stade expérimental, ces matériaux sont appelés à suppléer aux matériaux classiques comme le béton ou la pierre. On compte les utiliser dans le cadre de stratégies dites de «solaire passif».

Lorsque le rayonnement solaire entre dans un bâtiment, il peut rapidement en résulter une surchauffe.

Contrairement aux matériaux classiques, les matériaux à changement de phase peuvent recevoir beaucoup de chaleur dans la journée sans la diffuser dans l’espace intérieur du bâtiment. Ils contiennent des cellules capables de passer de l'état solide à l’état liquide en accumulant une grande quantité d'énergie. Ce n'est que lorsque la température ambiante s'abaisse que les matériaux effectuent la transition inverse en libérant cette énergie sous forme de chaleur. Les cellules liquides redeviennent alors solides.

8.5.1.2

Peintures intumescentes

La vulnérabilité au feu des éléments de charpente d'acier est assez méconnue du grand public (pourtant c’est la raison pour laquelle les tours jumelles de New York se sont effondrées le 11 septembre). Il faut dire que peu d'entre nous faisons l'expérience de l'incroyable chaleur dégagée lors d'un incendie.

Dans un immeuble en flammes, même des poutres pleines en apparence indestructibles se tordent et perdent leur rigidité.

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Au XIXe, on tentait de protéger la structure du feu à l'aide de blocs de terre cuite. De nos jours, on utilise plutôt des panneaux de roche saline (gypse) pour entourer les poutres et les colonnes d'acier.

Ces travaux impliquent des coûts plus ou moins élevés selon les cas. Cependant, ils privent les designers de la possibilité de conférer aux espaces intérieurs une esthétique industrielle où la puissance de l'acier pourrait être mise en valeur.

Les peintures intumescentes permettent d'éviter ces contraintes. Appliquées sur le métal, elles forment un film de protection de 0,5 à 3 mm d'épaisseur. Durant un incendie, sous l'effet de la chaleur, l'enduit s'accroît en volume pour atteindre jusqu'à 100 mm d'épaisseur. La peinture procure alors une protection qui peut s'étendre sur une période de 3 heures.

8.5.1.3

Pellicules de polymère

Dans les verres à faible émissivité, des pellicules de polymère - capables de modifier la longueur d'onde des radiations qu'elles reçoivent - servent à bloquer et rejeter les rayons ultraviolets vers l'extérieur.

L'Institut des polymères de Fraunhofer a mis au point une pellicule de polymère beaucoup plus ingénieuse. Elle exploite cette portion moins désirable du rayonnement en la transformant en lumière visible. Utilisée dans les bulbes à l'halogène notamment, la pellicule élimine ainsi les ultraviolets, tout en intensifiant la lumière émise. Elle permet également d'éviter la dégradation des tissus et des tapis, dont sont responsables les ultraviolets émis par les luminaires et qui sont tout aussi dommageables à cet égard que ceux provenant du Soleil.

8.5.1.4

Un béton à ultra hautes performances

Grâce sa composition fibrée et sa légèreté, ce béton possède une très haute résistance en traction comme en compression et une ductilité unique, très appropriées pour des structures anti-sysmiques.

Les 2 à 4% de fibres métalliques ou organiques qu'il contient permettent l'absence totale d'armatures passives, facilitant la création de formes complexes de grande dimension et d'éléments très fins. Ce béton, nouvelle génération, offre des structures plus légères, tant en volumes qu'en poids, nécessitant moins de matériaux, permettant des modes de fabrication simplifiés (la préfabrication peut réduire les délais), et la réduction du transport. Sa très faible porosité permet une durabilité et une forte résistance aux agressions extérieures comme l'abrasion, les intempéries et la pollution.

8.5.2 Les techniques innovantes

8.5.2.1

Conception assistée par ordinateur et simulation

Dans le domaine de la construction comme ailleurs, aucune solution valable n'est déterminée à l'avance. Pour l'architecte et l'ingénieur, les dessins ou les maquettes sont avant toute chose un outil d'investigation, d'analyse et de réduction d'incertitude d'une foule de facteurs. Depuis les années 1960, quantités d'outils analogiques d'aide à la conception, comme les essais en soufflerie ou la simulation de l'ensoleillement, ont été développés.

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L'ordinateur permet d’aller encore plus loin. En modélisant l’édifice dès sa conception, les logiciels peuvent générer une infinité de données. Par la suite, les fichiers de dessins numérisés peuvent être réutilisés à titre de base de données pour la simulation de séismes, l'évaluation de la performance énergétique et l'usage efficace de la lumière naturelle, la conception de l'éclairage électrique, etc.

Le soutien informatique intervient aussi dans la planification des chantiers et se prolonge jusqu'à la mise en service du bâtiment. L'intérêt du support informatique n'est donc pas de simplement faciliter et d'optimiser l'exécution des tâches mais aussi de stimuler la créativité.

8.5.2.2

Ventilation et climatisation

L'un des impacts de la crise de l'énergie dans les années 1970 aura été la conservation à tout prix de l'énergie à l’intérieur des bâtiments. En contrepartie, cette préoccupation est parfois devenue la source de problèmes de santé. La toxicité des matériaux et l'environnement de travail scellé suscitent chez les occupants un souci sans précédent pour la qualité de l'air. Ni les promoteurs, ni les concepteurs ne peuvent désormais l'ignorer.

Deux solutions originales visent à redistribuer de l’air pur à l’intérieur des bâtiments : la ventilation hybride et le recours aux plantes xérophytiques. La ventilation hybride est un mélange savamment dosé entre la ventilation naturelle et l’utilisation des instruments de climatisation. On tente de proposer des configurations de bâtiments où l'apport d'air frais sera suffisant et équitable pour chacun des occupants. Aussi, divers «senseurs de concentration de polluants» déclenchent la mise en marche du système de ventilation lorsqu'ils détectent des niveaux nocifs de polluants. Pour le gaz carbonique, par exemple, on sait que les concentrations dépassant 0,1 % peuvent susciter des malaises chez les occupants, ce que la ventilation hybride permet d'éviter. En d’autres termes, il s'agit d'une ventilation naturelle «stimulée» par des appareils conventionnels de ventilation mécanique.

Le recours aux plantes xérophytiques (capables de vivre dans un environnement sec) mise sur le métabolisme particulier de certaines plantes qui sont capables d'éliminer efficacement divers contaminants, tels le formaldéhyde, le benzène, le toluène et le monoxyde de carbone. D'après des recherches menées de concert avec la NASA, on évalue qu'un ensemble de plantes dont chacune s'acquitterait d'une surface occupée de neuf mètres carrés pourrait contribuer de façon significative à la purification de l'air ambiant. Ce dernier procédé est en application au collège MacDonald, sur l'île de Montréal, et également dans le bâtiment de la Commerzbank de Francfort.

8.5.2.3

Système de chauffage

On pourrait se chauffer mieux, et pour moins cher. C’est du moins ce que laissent espérer les résultats d'études récentes sur l'efficacité de deux nouveaux systèmes de chauffage : la thermopompe géothermique et le préchauffage de l'air.

La thermopompe géothermique consiste en un système d'extraction et de transfert de l'énergie thermique du sol vers l'espace intérieur du bâtiment (et inversement, s'il s'agit de climatiser). Le rendement d'un tel appareil est trois fois supérieur à celui d'un élément électrique. L'échange de chaleur dans le sol se fait par le biais d'une boucle fermée dans laquelle circule un mélange d'eau et d'éthanol. Ce conduit a un diamètre d'environ 12 mm et est enfoui dans le sol. Sa longueur varie selon la charge et la capacité de l'appareil.

Quant au préchauffage de l'air frais, ce système agit au moment de l'opération du renouvellement de l'air dans le bâtiment. On installe sur le toit une tôle ondulée et perforée de couleur noire, ce qui permet une captation maximale du rayonnement solaire. L'air pénètre par les perforations alors que le profil de la tôle ondulée crée des canalisations verticales menant à la partie supérieure de chaque étage

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où l'air est pulsé vers l'intérieur. Selon les conditions, on peut augmenter la température de l'air extérieur de 10° à 27°C avant de l'admettre dans le bâtiment, ce qui se traduit par des économies de chauffage.

8.5.2.4

Système d'éclairage

La technologie peut intervenir de diverses façons afin de maximiser les avantages de l'éclairage naturel et d'en minimiser les inconvénients. Des dispositifs scellés à l'épreuve du climat nordique sont maintenant disponibles afin de capter la lumière solaire directe. Cet apport lumineux est de 10 à 12 fois supérieur à celui de la lumière indirecte du ciel. Installé sur la toiture, l'appareil suit la course du soleil à l'aide d'un module photosensible relié à un microprocesseur. Des lentilles, miroirs et diffuseurs prennent en charge les aspects qualitatifs de l'éclairage, en tenant compte de la configuration des espaces desservis.

Enfin, on sait aujourd'hui faire varier l'intensité de l'éclairage électrique fluorescent selon les fluctuations de la lumière provenant de l'extérieur. En plus, on a mis au point des systèmes intégrés comprenant un réseau de capteurs photosensibles afin de contrôler le niveau d'éclairement des luminaires. De cette manière, la luminosité d'ensemble des pièces demeure relativement constante, évitant ainsi de distraire les usagers de leurs occupations. Par contre, ce type de système se doit d'être très minutieusement calibré pour obtenir l'effet recherché.

8.5.2.5

L’enveloppe du bâtiment

L'enveloppe du bâtiment désigne toutes les parois du bâtiment qui constituent une frontière avec l'environnement extérieur, dont le sol. L'appellation ne date que de quelques dizaines d'années, lorsqu'on a commencé à considérer ces parois sous un angle très particulier : celui de leur rôle et de leur performance en tant qu'écran ou de filtre. Les parements extérieurs, les mortiers, les attaches reliant la brique à la structure, les membranes de polyéthylène, les solins (garnissage en plâtre ou en mortier destiné à raccorder deux surfaces), les membranes de couverture ou les isolants sont divers matériaux constituant l'enveloppe.

La pluie, l’air, la chaleur et la vapeur d’eau sont rarement appréciés à l’intérieur d’un bâtiment. Une fois infiltrés, ces éléments amènent souvent une dégradation générale, une surconsommation énergétique et, à la limite, la structure même peut être mis en péril. C’est pourquoi on tente de contrôler - sinon d’empêcher - le flux de tous ces éléments à travers l’enveloppe du bâtiment.

Une innovation canadienne de premier plan pour l’enveloppe du bâtiment a été la mise au point, dans les années 1950, du concept d'écran «pare-pluie» . En travaillant derrière le revêtement du mur, on parvient à faire en sorte que le vent - qui pousse l'eau vers l'intérieur - crée lui-même, presque instantanément, une pression dans la cavité murale qui lui est égale et contraire, annulant la poussée de l'eau.

Les phénomènes de condensation de surface s'expliquent par la capacité décroissante de l'air à contenir la vapeur d'eau à mesure que sa température diminue. Autrement dit, si l'air contient trop de vapeur d'eau dans une partie chaude du mur, il y aura condensation lorsque cette vapeur se diffusera dans une portion plus froide. Pour contrer ces problèmes, on a recours à un «pare-vapeur» . Mais il est aussi

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important de tenir compte de la perméabilité des matériaux. Un logiciel conçu au Québec permet d'établir la bonne succession des matériaux dans l'enveloppe du bâtiment.

Les défis qui se posent lors de la conception d'enveloppes thermiques proviennent d'un désir d'en faire un système plus perméable mais sélectivement. Les murs-rideaux à double paroi, comme on en retrouve à la Commerzbank de Francfort, en sont un exemple. On peut éventuellement s'attendre à l'apparition de divers senseurs dont le rôle serait de modifier les passages directs de l'air, de la lumière et de la chaleur en fonction du maintien des conditions optimales de confort à l'intérieur.

Figure 30: La Commerzbank de Francfort

8.5.2.6

L’immotique

La domotique réfère à des systèmes de gestion de l'habitation individuelle. Le terme immotique s'applique aux bâtiments de plus grande envergure de toutes sortes. Ces systèmes assurent la gestion intégrée de la sécurité, du chauffage, de la climatisation, de la ventilation et des systèmes électriques (notamment l'éclairage). Les capteurs de concentration de polluants en font également partie.

Une particularité de ces systèmes est que les commandes de marche, d'arrêt ou autres sont acheminées vers les appareils concernés sans câblage additionnel. Grâce aux protocoles de communication X-10 ou CEBus, le «message» peut être transmis parallèlement au courant porteur (120 ou 220 volts) sur le même support électrique.

L'immotique semble comporter un avantage sur la domotique pour s'imposer sur le marché, puisque plusieurs tâches, comme le contrôle énergétique, ne vont aucunement de soi dans un bâtiment important. Si le propriétaire d'une maison individuelle est souvent d'opinion qu'il peut lui-même s'en acquitter facilement, dans le monde immobilier, la gestion doit parfois s'effectuer à distance et peut s'étendre à un parc immobilier entier. Il devient alors nécessaire de centraliser les opérations et de permettre la communication entre la multitude de logiciels provenant de manufacturiers différents.

8.5.2.7

La nanotechnologie

On fait déjà appel à la nanotechnologie de diverses manières pour fabriquer des matériaux de construction novateurs. Les additifs de nanoparticules, par exemple, servent couramment de charge dans les peintures et les enduits de protection, voire les produits employés pour nettoyer les bâtiments et les monuments exposés aux substances radioactives. Parmi les autres usages de la nanotechnologie en construction, mentionnons les armatures d'acier, les plastiques renforcés de fibres, les additifs à base de nanofibres et les céramiques nanoporeuses pour les applications environnementales.

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À l'université Harvard des chercheurs ont mis au point des cellules solaires en « nanofils » n'ayant que 300 nanomètres de diamètre. Une cellule solaire de ce type possède un noyau de silicone cristallisée et plusieurs couches concentriques de silicone ayant différentes propriétés électroniques. Chaque couche joue le même rôle que les couches de semi-conducteurs des cellules solaires classiques, qui est d'absorber la lumière et de capturer des électrons pour produire de l'électricité. Ces cellules solaires microscopiques seront sans doute d'abord utilisées pour alimenter des nanodispositifs, mais on pourra peut-être, à terme, les grouper en grand nombre pour remplacer les panneaux solaires traditionnels utilisés aujourd'hui.

Une entreprise privée spécialisée dans les techniques de pointe, a adopté une autre méthode d'utilisation de la nanotechnologie pour créer de l'énergie solaire. Elle a inventé un processus qui permet d'appliquer des nanoparticules de dioxyde de titane à une pellicule de plastique, qui est ensuite revêtue d'une teinture photosensible. Lorsque cette teinture est exposée à la lumière, solaire ou artificielle, les particules de dioxyde de titane produisent de l'électricité. Ce processus permettra une multitude d'applications pratiques pour ces bandes de plastique souple en remplacement des panneaux photovoltaïques rigides traditionnels qui ne sont pas utilisables partout. Cette nouvelles pellicules pourrait s’adapter facilement aux formes organiques de l’architecture, permettre toutes les fantaisies architecturales.

Comme autres applications futures, on pourrait imaginer de la peinture capable de réagir à une fuite de gaz, ou des capteurs dans la charpente capables de détecter l’intrusion de termites. Plus concrètement, les vitres peuvent devenir imperméables à la chaleur ou autonettoyantes…

8.5.2.8

Des structures réactives – la musculature des tours

Ces premières structures réactives sont déjà en construction, notamment au Bureau des architectures réactives où Tristan d'Estree Sterk travaille à un squelette qui envelopperait les bâtiments. Activé par des “muscles” pneumatiques, il permettrait par exemple à une maison de secouer la neige tombée sur son toit. Des peaux plaquées sur les immeubles, construites en matériaux de nouvelle génération, sauront altérer leurs formes pour suivre le soleil, ajuster la luminosité et capter l'énergie solaire, explique Sterk à Wired. Le MIT organise même une compétition pour fabriquer la musculature d'un mini gratte-ciel.

8.5.3 A la quête de l’air pur Les données médicales sont éloquentes quant aux conséquences de la mauvaise qualité de l'air pour la santé. Ceux qui sont fragilisés le sont pour la vie et les enfants s'avèrent particulièrement vulnérables.

Parmi les maladies ou symptômes dus à la mauvaise qualité de l’air, on retrouve les maux de tête, l'asthme, le syndrome de fatigue chronique, ou encore la maladie du légionnaire.

Les responsables de la mauvaise qualité de l’air dans les bâtiments sont aujourd’hui clairement identifiés. Les matériaux synthétiques, arrivés sur le marché ces dernières années, sont les principaux coupables. Certains d’entre eux poursuivaient en effet leur cycle de maturation après leur mise en service, en dégageant des émanations toxiques ! La nécessité de sceller davantage l'enveloppe du bâtiment et la baisse des taux de renouvellement d'air pour des raisons d'économie d'énergie sont quant à elles considérées comme des facteurs aggravants de la pollution intérieure des bâtiments.

En guise de solution, on produit aujourd’hui de plus en plus de matériaux sains. Des procédés de récupération et la mise au point de liants dépourvus de solvants ou d'autres substances nocives

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constituent des alternatives économiques. Quant à l'étanchéité du bâtiment, elle reste indispensable, simplement parce qu’elle évite la formation de moisissures dans les murs à cause du passage d'air humide... C’est donc vers de meilleurs systèmes de ventilation que l'on oriente la recherche.

La Commerzbank de Francfort (fig 25) est un exemple d’édifice du futur en ce qui concerne la qualité de l’air. La tour est évidée en son centre. Cet immense atrium, en plus de contribuer à l'éclairage naturel, permet la circulation de l'air dans un mouvement de spirale ascendante entre six jardins (d'une hauteur de quatre étages chacun) répartis à divers niveaux sur les trois orientations. Ce mouvement d'air profite évidemment aux espaces de bureaux et entraîne l'arrivée d'air par les fenêtres ouvrantes dont ils sont pourvus. Aucune turbulence ne caractérise cette arrivée d'air, même aux niveaux les plus élevés : le mur-rideau comporte une deuxième paroi vitrée à quelques pouces devant les fenêtres, sur toute la surface extérieure, afin de régulariser les débits par des ouvertures spécialement conçues.

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LE GESTE ARCHITECTURAL GUIDE PAR DES EVOLUTIONS TECHNIQUES ET FONCTIONNELLES

Les projets architecturaux ne résultent plus de projections abstraites sur des écrans vides mais de meilleure intelligence des technologies avancées, d’emprunts réfléchis à de nouveaux matériaux et leurs conjugaisons à des techniques de pointes.

9.1 Les évolutions techniques au service de l’esthétique Pour rentabiliser au maximum et ne pas perdre de mètres carrés, les architectes favorisaient la forme du parallélépipède. Aujourd’hui, on peut construire ces mètres carrés au-dessus et créer des cassures, creuser les façades pour obtenir des vues biaises dans la rue.

L’évolution des techniques, les nouveaux bétons haute performance, les capacités de modélisation et de calcul permettent aujourd’hui une explosion des formes et une surenchère dans la hauteur avec des projets dépassant le kilomètre.

9.2 Le geste architectural guidé par les préoccupations environnementales 9.2.1 Les façades en résille pour la protection Des façades en forme de résille permettent bien des fantaisies. La façade de la tour Hypergreen (fig.

23), le projet de Manuelle Gautrand (figure ci -dessous) pour le concours de la tour Phare en sont de bons exemples.

Au delà de l’aspect esthétique qu’elle procure, la résille permet avant tout de protéger les fenêtres antipollution et anti-poussière qui posent des problèmes de sécurité en hauteurs en raison de la vitesse du vent. Elles sont plus ou moins ajourées selon l’exposition au soleil.

Figure 31 : Résille du projet Tour phare de Manuelle gautrand

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9.2.2 Les jeux de façades pour la bioclimatisation Afin d’amortir les variations thermiques, les façades sont traitées différemment. Aujourd’hui, les concepteurs travaillent sur des façades moins ouvertes, associant parties vitrées et parties opaques afin de conserver la chaleur ou la fraîcheur. Ainsi, différents « rendus » de façade sur une tour, pouvant être associés à une fantaisie, ont une réelle utilité.

Il en va de même pour la double peau qui permet de bloquer les apports solaires tout en utilisant des vitrages clairs ou peu réfléchissants et de conserver de larges surfaces vitrées. C’est l’exemple de la tour CB31 dans le chapitre 8.4.1 de ce document.

9.2.3 Une tour de blocs et de failles pour la lumière, la sécurité incendie et la circulation

Figure 32 : Blocs et failles de la Ville - Tour

Ce projet, conçu par un étudiant de l’école d’architecture de la Villette est un bon exemple. Cet tour est composée de plusieurs blocs et de faille. Ces failles ont un triple objectif : d’une part, apporter de la lumière naturelle au cœur de la tour, ce qui n’est pas négligeable quand on connaît les épaisseurs de bâti; d’autre part de créer un système de circulation piéton qui se développe sur et entre les volumes (image de principe de circulation piétonne) et enfin sur le plan de la sécurité, de permettre de contenir un incendie dans un volume unique; la tour étant fragmentée et les volumes autonomes.

9.2.4 Des formes innovantes pour capturer le vent Derrière des formes originales et esthétiques de certaines tours, se cachant une fonctionnalité innovante pour capturer le vent et ainsi produire de l’énergie ou renouveler l’air du bâtiment.

De par la forme de cette tour, le vent pourra s’engouffrer dans deux énormes tunnels percés au travers de la tour afin de faire fonctionner des grosses turbines qui alimenteront la tour en électricité.

Figure 33 : The Pearl River Tower, Guangzhou, China

Cette tour utilise également des radiateurs géothermiques, des façades ventilées et bien sûr des panneaux solaires pour l’alimentation électrique également.

Son ouverture est prévue pour fin 2009.

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9.3 Influences fonctionnelles sur l’architecture 9.3.1

Vers de plus grands espaces de bureaux : un défi pour l’architecte

Aujourd’hui, beaucoup d’entreprises réduisent les niveaux de hiérarchie. Les entreprises fonctionnent désormais par «groupes de travail». Dans plusieurs réalisations récentes, le personnel cadre est amené à quitter les bureaux fermés contre des espaces partagés mais de meilleure qualité. On cherche donc à construire des espaces intérieurs sans colonnes : celles-ci sont déplacées à l'extérieur ou dissimuler à même les espaces techniques (escaliers, ascenseurs, cabinets, etc.).

Pour les architectes, cette reconfiguration des espaces doit se faire sans augmenter le poids de l’édifice. Ce défi est de taille car, alors que la distance entre deux colonnes d'un bâtiment conventionnel est de l'ordre de 7 à 8 mètres, les appuis de la structure des planchers des bâtiments «sans colonnes» peuvent être trois fois plus éloignés. La technique consiste donc à faire travailler les façades comme d'immenses poutres ajourées. Dans ce cas, les poutres, au lieu d'agir sur la hauteur d'un seul étage, le font sur une hauteur de huit étages, ce qui procure une grande rigidité à l’édifice et une économie substantielle dans le coût des matériaux.

Les exemples fournis par les Banques de Hong Kong et de Shanghai, bien que complétés il y a environ dix ans, sont encore plus radicaux d'un point de vue structural. Les poutres ajourées principales sont triangulées et très fortement perceptibles dans l'expression du bâtiment puisque soutenues par d'immenses colonnes toutes situées à l'extérieur. Ces poutres agissent comme des ponts auxquels les étages sont littéralement «suspendus» par groupes. En rapport à un édifice conventionnel de hauteur équivalente, ce bâtiment de 47 étages affiche un poids de structure 20 fois inférieur.

9.3.2 Les sky-lobbies Les sky-lobbies ou atriums sont des espaces aux grands volumes pouvant atteindre une hauteur de 3 niveaux (ou étages) et une grande surface pouvant faire 180m². Ils permettent de réaliser sur un ou plusieurs niveaux du bâtiment des espaces d’accueil, d’exposition, de réception ou de jardins d’hiver.

Les sky-lobbies permettent aux utilisateurs d’avoir leur propre espace d’accueil, plutôt qu’un accueil commun habituellement au rez-de- chausser des tours.

Figure 34 : Sky-lobbie de la Tour CB31

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10 ET DEMAIN ? « Dans la prochaine décennie, les tours de plus de 500 mètres vont devenir monnaie courante […] Il y a un besoin économique. Quand le prix du mètre carré explose, la seule réponse est de bâtir en hauteur. Même si cela coûte en moyenne deux fois plus cher, on est certain d'avoir un retour sur investissement. La Taipei 101 a ainsi coûté la bagatelle de 209 millions de dollars », Jean Nouvel « On en a soupé de la tour rectangulaire avec ses quatre façades identiques, ses étages clonés et son univers entièrement climatisé. Le gratte-ciel de demain, c'est l'anti-tour Montparnasse» Francis Rambert, le directeur de l’Institut français d’Architecture.

10.1 La tour de demain sera haute, biscornue et écolo Comme nous l’avons vu précédemment, les nouvelles technologies du bâtiment, les nouveaux matériaux permettent de plus en plus des formes inattendues, défiant la gravité et les conformismes architecturaux.

La préoccupation du développement durable est concrétisée par des normes environnementales incontournables tant pour la construction, l’exploitation et la destruction d’un bâtiment. Les tours deviendront autonomes en énergie d’ici 2050 et l’énergie positive prendra toute son ampleur. Les utilisateurs soucieux de la préservation de leur environnement contribueront à cette sauvegarde en changeant leur comportement au point que, les gestes qui aujourd’hui sont des efforts, deviendront demain des gestes naturelles.

Le ton a été donné avec la Freedom Tower, qui dominera New York de ses 541 mètres. Ce gratte-ciel en forme de stylo plume sera alors le plus haut du monde. Avec, en prime, nichées au sommet, des éoliennes qui fourniront jusqu'à 20 % de l'électricité du building.

Dans la même veine, on trouve la Gherkin, un « gros concombre » de 180 mètres planté au coeur de la City par l'architecte britannique Norman Foster. Sa forme aérodynamique cache un système de ventilation naturelle qui permet de se passer de la climatisation. Grâce à sa découpe en étoiles qui laisse entrer partout la lumière du jour, les utilisateurs n’ont plus besoin de néons.

La palme du bizzaroïde revient à la Twisting Tower, littéralement la « tour qui s'entortille », de l'Espagnol Santiago Calatrava. Cet tour haute de 186 mètres, qui reproduit un dos humain en torsion, sera inauguré au printemps prochain en Suède.

10.2 Toujours plus hautes 10.2.1 La génération des « Superstructures » Aujourd’hui, plusieurs géants de verre et d’acier dépassent les 500 mètres. Et demain, le kilomètre sera dépassé.

En 2020, le projet de « Bionic Tower », d’un diamètre de 250 mètres, devrait s’élever à quelques 1200 mètres et totaliser une surface de 2 millions de mètres carrés. Les architectes qui planchent sur ce

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projet de 300 étages prévoient une construction capable de résister aux incendies, grâce à des nanoparticules à base d’oxydes d’aluminium ou de silice, et aux séismes les plus virulents.

L’immeuble peut contenir plus de 100 000 personnes. L’équivalent de Poitiers. Un exploit futuriste qu’Eloy Celaya et Javier Pioz espèrent voir pousser sur une petite île en face de Shanghaï. Ils attendent le feu vert de la ville qui n’autorise pour le moment aucune construction dépassant 500 mètres.

Sans attendre aussi longtemps, le building en projet le plus haut est prévu pour 2008. Situé à Dubaï, la Burj Dubaï affichera une hauteur en forme de fusée de plus de 700 mètres dont le pas de tire ressemblerait à une fleur de désert avec ses pétales. Son fuselage contiendra le plus grand centre commercial du monde, des hôtels, des bureaux, des appartements haut de gamme. Le tout sur 500 000 mètres carrés.

A l’heure actuelle, la plus haute tour est la Taïpei 101. Elle mesure 508 mètres. Un autre building, le World Financial Center, la talonne de peu à 492 mètres. Elle s’élèvera à côté de la Jin Mao qui affiche ses 421 mètres.

Ces tours de plus de 500 mètres, sont appelées des superstructures. Leur typologie reflète l’étroite collaboration entre l’architecte et l’ingénieur structure, laquelle devenant indispensable pour ces réalisations d’une grande complexité structurelle et technique

10.2.2 Une réponse à la surdensité des métropoles ou l’affirmation virile de la puissance ?

Une chose est sûre, qu’elle que soit les raisons de construire, il existera des tours toujours plus hautes encore. Les recherches sur les matériaux et les nouvelles techniques permettront assurément d’atteindre des hauteurs inimaginables aujourd’hui. Cela pour répondre à la surdensité ou la mégalomanie d’une ville, d’un pays ou d’une grande entreprise.

10.3 Toujours plus écologiques Aujourd'hui et demain, les extravagances esthétiques ne suffisent plus : les tours doivent être écologiques. Panneaux solaires, exo-squelettes, récupération des eaux de pluie, les bâtiments de demain devront produire autant d'énergie qu'ils en consomment.

10.3.1 La génération éco-building Depuis quelques années, les architectes ont mis au point une série de bâtiments écologiques qui répondent aux besoins des citadins et aux soucis de préservation de l’environnement. Le développement des technologies en matière d’énergie renouvelable est à la base de ce nouveau courant architectural. Les immeubles et gratte-ciel sont construits dans des matériaux nouveaux qui permettent d’imaginer de nouvelles formes. Ils utilisent le vent, le soleil, la terre et l’eau de pluie pour leur alimentation.

Le projet du Burj al-Taqa, ainsi que celui de Tour de la Rivière de Perles (303 m) de Guangshou, en Chine, sont les seuls à se définir comme non seulement autonomes en matière d’alimentation électrique, mais comme «producteurs d’électricité».

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10.4 Toujours plus techniques L’architecture n’est plus simple assemblage de béton, d’acier, de verre, de résistance des matériaux.

Elle n’est pas seulement écologique, elle devient de plus en plus technologique.

10.4.1 La génération techno –building

L’utilisation des techniques de pointe, « les nouvelles technologies du bâtiment » et de l’immotique, complexifient la construction et l’apparence de la Tour. Les prochaines générations de tours verront l’utilisation des nanotechnologies pour l’amélioration des matériaux et l’auto-gestion des matériaux, l’auto – régulation des énergies…Une technologie si invisible que les tours nous paraîtront être vivantes…

Ainsi, l’association complémentaire de l’architecte et des ingénieurs spécialisés dans ces diverses technologies est indispensable…. Divers métiers sur lesquels l’architecte doit s’appuyer en plus des bureaux d’études traditionnels.

10.5 Des exemples de tours « nouvelle génération » 10.5.1 The Urban Cactus, Rotterdam (en construction) Cette Tour qui est actuellement en cours de construction sera une tour résidentielle offrant à terme 98 appartements sur 19 étages.

Compte tenu de la forme de chaque étage et des terrasses omniprésentes, chaque appartement bénéficiera d’un ensoleillement maximal. Et comme tout est prévu sur ces terrasses pour aménager un petit jardin, l’immeuble sera donc empli de nature.

Figure 35 : The urban cactus, Rotterdam

D’un point de vue technologique propre, cette tour n’est pas vraiment révolutionnaire, mais elle joue la carte nature en réduisant l’émission de carbone par la présence de tous ces espaces verts (et donc de la photosynthèse) à tous les étages.

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10.5.2 340 on the Park, Chicago (en cours de finition)

Ce gratte-ciel devrait être terminé d’ici la fin de l’année, c’est une tour également résidentielle et qui respecte les standards LEED (The Leadership in Energy and Environmental Design) et Green Building Rating System™ de l'U.S Green Building Council. Ce standard environnemental qui concerne les constructions aborde les cinq domaines environnementaux suivants : Figure 36 : 340 on the park, Chicago Gestion environnementale du chantier Economie d’eau Economie d’énergie Sélection des matériaux de construction Haute Qualité Environnementale à l'intérieur Ce gratte-ciel est donc équipé d'un système d’isolation performant, d’un système de récupération de l’eau de pluie, de différents systèmes d’économie d’énergie et également d’un jardin d’hiver intérieur de plusieurs étages et commençant au 25ème étage.

10.5.3 The Burj al-Taqa (Energy Tower), Dubai (en projet)

Figure 37 : The burj al taqa, Dubai

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Si ce gratte-ciel de 68 étages devient une réalité , il deviendra sûrement l’un des plus haut gratte-ciel écologique au monde. Celui-ci possède une éolienne de 60 mètres d’envergure sur le toit afin de fournir une partie de son électricité. Mais l’éolienne n’est pas la seule source d’énergie de ce gratte-ciel, des panneaux solaires seront également installés sur une surface d’environ 15000 m2 sur une île à proximité de la tour.

L’eau de mer servira à alimenter le système de climatisation de la tour qui possède une structure agissant à la façon d'un thermos (frais à l'intérieur quand il fait chaud et vice-versa)… Ce gratte-ciel s'auto-suffit d'un point de vue énergétique.

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10.5.4 The Hearst Tower, New York City (terminé)

Figure 38 : The hearst tower, New York city

Ce gratte-ciel est le premier de la ville de NewYork à être accrédité du label LEED Or de l’USGBC. 80% du métal utilisé pour sa construction provient de la filière du recyclage. A l’intérieur, les planchers et les plafonds sont également réalisés à partir de matériaux recyclés.

L’architecture et le design de la tour ont été conçus de façon à utiliser le minimum de métal pour une rigidité équivalente à une tour conventionnelle, et ce design en forme de diamant permet également d’avoir un maximum de lumière qui pénètre à l’intérieur de la tour.

Un système de collecte de l’eau de pluie est installé sur le toit et connecté à une réserve de 53000 litres dans le sous-sol. Cette réserve permet de couvrir 50% des besoins en eau de la tour, principalement l’alimentation du système de refroidissement, l’irrigation des plantes et l’alimentation de la sculpture d’eau dans l’entrée principale de l’immeuble.

10.5.5 The CIS Tower, Manchester England (en cours de finition)

Ce gratte-ciel a pour principale caractéristique un système sophistiqué de production d’énergie. Sur sa façade sont installés 7000 panneaux solaires et sur le toit 24 éoliennes permettant de fournir environ 10% des besoins énergétiques de la tour.

Figure 39 : The CIS Tower, Mancherter

England

10.5.6 The Lighthouse Tower, Dubai (en projet)

Ce gratte-ciel qui prévoit d'accueillir le centre financier international de Dubaï devrait être pourvu de 4000 panneaux solaires sur sa face sud ainsi que de 3 éoliennes au sommet permettant de délivrer 225 kWh, ceci afin de couvrir 100% des besoins énergétiques de la tour.

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Figure 40 : The lighthouse tower, Dubai

10.5.7 Bank of America Tower, New York City (en construction)

Ce gratte-ciel qui est en cours de construction est designé par les architectes Cook et Fox, il a pour ambition de respecter le label LEED avec une certification "Platine".

Cette tour possèdera des récupérateurs d’eau de pluie pour assurer ses besoins en eau, l’éclairage et le chauffage sont optimisés avec la taille et l’orientation des fenêtres. Il y aura aussi tout un réseau de panneaux solaires et des technologies diverses pour la rendre autonome en énergie.

Figure 41 : The bank of américa tower, New york city

10.5.8 The Bahrain World Trade Center Towers, Kingdom of Bahrain (en construction) Ce gratte-ciel est équipé de trois éoliennes de 30 mètres de diamètre qui vont permettre de fournir aux 42 étages de la tour 1100 MégaWatts par an.

La forme du building elle-même qui est composée de 2 parties en forme d’aile va accélérer le vent dans la partie centrale afin de maximiser l’utilisation de ces éoliennes. Ce gratte-ciel est également équipé de toutes les technologies de refroidissement propre en maximisant l'orientation des fenêtres et utilisant les courants d'air se formant au centre du gratte-ciel.

Figure 42 : The bahrain wold trade center tower, Bahrain

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10.6 Utopies d’hier, réalités d’aujourd’hui

10.6.1 2015-2020 – La Bionic Tower (Shanghai), tour ville, tour mixte Voici probablement le plus futuriste des projets actuels, devant voir le jour dans une quinzaine d'années. Il s'agit de la Bionic Tower (la Tour Bionique) et ne mesurera pas moins de 1228 mètres de hauteur pour 300 étages et 100 000 personnes.

Il s'agit bien ici d'une ville verticale, les logements, commerces et bureaux se trouvant réunis dans la tour. Autant dire qu'à ce niveau le plus grand des buildings actuels paraîtra ridicule.

Figure 43 : The Bionic tower,

Shanghai Son coût devrait être de 15 milliards de dollars et sa conception est l'œuvre des 2 architectes espagnols Maria Rosa Cervera et Javier Pioz. L'édifice se composera de deux parties: la tour en elle-même, et des bâtiments de tailles moyennes avec des lacs artificiels et des jardins répartis tout autour sur un diamètre d'un kilomètre.

Selon ses concepteurs, cette super structure sera conçue pour résister aux incendies et aux séismes. Sa solidité viendra de l'imitation des assemblages à la fois solides et souples de la nature, et de l'utilisation de nouveaux matériaux.

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10.6.2 Les tours mouvantes à Dubai et Moscou

Figure 44 : The rotating tower, Dubai

L’architecte italien David Fisher est le créateur du projet « Dynamic Tower » dont l’implantation prochaine est prévue à Dubaï.

Technologique : Il s’agit d’une première en architecture puisque le bâtiment, pensé en quatre dimensions, peut constamment évoluer. En effet, chaque étage constitue un module indépendant, offrant à chacun des résidents la possibilité de faire pivoter son appartement selon l’orientation qu’il souhaite lui donner. Il pourra ainsi suivre la progression du soleil en activant à la voix un système de contrôle régulant la vitesse de rotation. La rotation des différents étages permettra à ce gratte-ciel de présenter une esthétique en quasi-permanente évolution.

Mixité : Haute de 420 mètres, la tour sera composée de 81 étages, lesquels accueilleront des appartements d’une superficie minimum de 124 m2 ainsi que des villas pouvant atteindre les 1200 m². Un ascenseur particulier permettra aux voitures d’accéder aux parkings privés, aménagés à l’intérieur même des appartements. Destiné à devenir l’emblème d’un Dubaï futuriste, cette « tour dynamique » aura plusieurs fonctionnalités. Les 20 premiers étages seront destinés à devenir des bureaux. Ceux compris entre les 21 et 35e étages seront réservés à l’installation d’un hôtel de luxe. Du 36 au 70e étage, seront aménagés des appartements résidentiels. Enfin, les dix derniers niveaux accueilleront des villas pour le moins spacieuses, ouvertes à la location.

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Figure 45 : The rotating tower, coupe transversale

Ecologique : Si le concept se veut révolutionnaire du point de vue architectural, il revendique également des qualités écologiques. Témoignant de son souci de s’intégrer dans une politique respectueuse de l’environnement, 79 éoliennes seront intégrées au building. Insérées entre chaque étage, et par conséquent quasiment invisibles, elles devraient permettre à l’installation de produire l’énergie nécessaire à ses besoins.

Elles ne devraient pas par ailleurs occasionner de nuisances sonores. L’efficacité énergétique du gratte-ciel sera encore améliorée via l’adjonction de cellules photovoltaïques qui, grâce à l’écart laissé entre chaque étage, recouvriront la partie des toits exposée au soleil. Cet espace devrait représenter environ 20 % de la surface totale. Pour parfaire l’engagement écologique, on a doté l’ensemble de vitres isolantes et utilisé des matériaux « naturels et recyclables » pour les finitions intérieures.

Figure 46 : The rotating tower, turbine et panneaux solaires

Assemblée en usine : L’utilisation de modules indépendants devrait alléger les frais de construction. Les parties destinées à être assemblées sur place seront fabriquées dans une usine italienne avant d’être acheminées vers le site d’accueil. Si cette phase initiale devrait débutée très prochainement, une seconde tour de 70 étages est déjà prévue pour la ville de Moscou. L’architecte italien, à l’origine du concept, n’a pas caché son souhait de voir New York accueillir l’une de ses créations.

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Figure 47 : The rotating tower, assemblage

Chaque étage, divisé en petit morceau et fixé à un tronc central immobile en ciment, pivotera individuellement. Un système à commande vocale, installé dans chaque appartement, le déclenchera. Il faudra entre une et trois heures pour que chaque étage fasse un tour complet.

10.6.3 Avant la Rotating Tower, la « wind Shaped Pavilion » de Michael Jantzen

Probablement avant l’existence de la Rotating Tower, Micheal Jantzen, architecte – designer futuriste avait imaginé cette immeuble, the "Wind Shaped Pavilion » composé de 6 étages articulés autour d'un axe central, qui a la particularité d'être en permanence façonnée par le vent. Ces mouvements génèrent en même temps l'énergie consommée par le bâtiment.

La différence avec la Rotating Tower, c’est la force utilisée pour articulée les étages : l’une utilise la vent, l’autre l’électronique.

Figure 48 : The wind Shaped Pavillon de Michael Jantzen

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Une preuve que les projets les plus fous, se réalisent à quelques différences techniques près, mais le principe de base, reste le même.

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10.7 Utopies d’aujourd’hui, réalités de demain?

10.7.1 La tour polycentrique

Figure 49 : La tour polycentrique 3D

La tour « polycentrique » est un concept inventé par l'architecte français Denis Sloan. La tour est composée de 8 piliers de 600 mètres chacun avec dans leur ventre douze ascenseurs permettant d'acheminer simultanément 2 400 personnes. Le tout relié par 48 arches sur lesquelles sont posés autant de blocs d'immeubles indépendants. Le point fort de cet édifice est la sécurité, puisqu'un incendie ne peut pas se propager à l'ensemble de la structure.

Rappelons néanmoins qu’il n’y a pas eu d’incendie en France dans une tour depuis 1976.

Dans ce projet, il s'agit de dépasser la notion de bâtiment, pour développer la notion plus élargie de «structuré d'immeuble», nom du brevet que porte leur projet. Il a été mis au point un «principe architectural polymorphe évolutif» qui s'oppose à la conception dépassée de l'immeuble de grande hauteur (IGH) monolithe et monofonctionnel. Le concept de tour « polycentrique», qui peut monter jusqu'à 600 m, s'appuie sur quelques idées pertinentes : privilégier la mixité de fonctions et de programmes au sein d'un même « espace collectif vertical » et faire pénétrer la lumière naturelle au maximum. D'où la proposition de supprimer le noyau central qui empêche la lumière d'entrer au-delà de 10 m de la façade, pour l'éclater en plusieurs unités.

La structure modulable se compose de piliers aux diverses figures géométriques, positionnés à la périphérie : triangle (tripode), carré (quatre piliers), cercle (octopode) ou polygone régulier. Chaque pied accueille 6 à 12 ascenseurs. Il loge également deux escaliers, ainsi que les réseaux et descentes de fluides. Réalisée en murs de béton, la structure de ces piliers est coupe-feu 4 h. Les pieds sont reliés entre eux par des plates-formes d'une hauteur de 8 m, chaque niveau s'élevant sur 4 m.

Figure 50 : La tour polycentrique -

plan

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Ces plates-formes sont des anneaux structurels constitués d'une ossature mixte, béton et métal, également coupe-feu 4 h. Elles servent de mégastructure d'accueil et de soutien des blocs d'immeubles qui occupent chacun dix à quinze niveaux.

Ces blocs, aux programmes adaptables, peuvent faire l'objet de l'intervention de plusieurs concepteurs

Au sein de chaque bloc, un des côtés reste toujours vide sur dix ou quinze niveaux, pour offrir une échappée visuelle et une meilleure pénétration de la lumière. Le terme de polycentrique vient d'ailleurs de ce vide qui tourne d'un cran à chaque nouveau bloc superposé. L'espace bas du vide peut être occupé par une piscine, un supermarché ou un jardin, par exemple. Les plates-formes composant les blocs peuvent mixer des fonctions d'habitations, bureaux, commerces... évolutives dans le temps.

Figure 51 : La tour polycentrique - structure

10.7.2 Les fermes verticales En 2050, 80% de la population mondiale sera concentrée dans les villes. 3 milliards de personnes devraient nous rejoindre d'ici là. On estime supérieure à celle du Brésil la surface supplémentaire qu'il faudra alors cultiver pour nourrir l'ensemble de la population.

Face à ce défi d'envergure, un professeur de l'université de Columbia propose de reconvertir les sommets des gratte-ciel new-yorkais en espaces de culture industrielle.

Dickson Despommier, professeur de sciences environnementales et de microbiologie, pense qu'il est urgent de concevoir un nouveau modèle d'agriculture intégré à un environnement urbain.

Ses fermes verticales permettraient de cultiver céréales, fruits, énergie «verte» et même de l'eau purifiée dans un espace protégé. 150 immeubles suffiraient à nourrir une ville comme New York pendant un an, estime-t-il.

Le concept de Despommier est né il y a 6 ans. Il a depuis été contacté par des scientifiques et des investisseurs du monde entier, prêts à financer un centre de recherche. Le professeur est persuadé que les premières fermes verticales devraient voir le jour d'ici 15 ans.

Figure 52 : Les fermes verticales

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10.7.3 La tour vivante Deux architectes parisiens, Pierre Sartoux et Augustin Rosenthiel ont développé un projet intégrant des cultures au coeur même d'un immeuble de 140m.

Cette tour biologique, qui n'est pas sans rappeler le projet d'un professeur américain de l'université de Columbia, propose de conjuguer espaces d'habitation, de commerce et de travail, mais également de production agricole.

Figure 53 : La tour vivante

680 mètres de linéaires de serres hors-sol permettraient en effet de cultiver tomates, salades ou fraises. En quantité non négligeable puisque les architectes estiment les capacités de production à quelques 17 600 pieds de salade par an.

La tour vivante a également été conçue dans une démarche de très haute qualité environnementale, puisqu'elle vise à l'autonomie énergétique. Deux éoliennes de grandes tailles, et 4 500 m² de panneaux solaires en façade permettraient de répondre au moins à une partie des besoins en électricité. Les eaux de pluies sont filtrées et récupérées pour les installations sanitaires, ainsi que pour l'arrosage des cultures. Pour économiser l'énergie, un système de puits canadien permet de rafraîchir l'air intérieur en été, et de conserver la chaleur autour d'un noyau central en béton en hiver.

La réunion, en un même bâtiment, d'activités différentes permettrait de limiter les besoins en transport de la population. La tour pourrait accueillir dans ses 30 étages quelques 130 appartements, 8 000m² de bureaux et 7 000 m² de serres, ainsi qu'un centre commercial, une crèche et un parking.

10.7.4 La tour intelligente : auto-suffisante, auto - gérée et généreuse !

Toutes les avancées techniques et les mesures imposées par les gouvernements pour la sauvegarde de l’environnement nous permettent d’affirmer qu’en 2050, les tours produiront et utiliseront leur propre énergie. Peut-être même, pourrait-on envisager qu’elles distribuent gratuitement aux habitants des villes, leurs excédents de production. En poussant encore plus loin le raisonnement, plusieurs tours pourraient même produire l’énergie nécessaire pour une ville entière, d’où le terme « généreuse »….

L’eau de pluie, aujourd’hui utilisée uniquement pour les sanitaires, ainsi que les eaux usées de la tour, seront retraitées directement sur place pour devenir potables. Cette prouesse sera rendu possible grâce à la nanotechnologie. Des nanoparticules pour purifier l’eau à la place des stations d’épuration imposantes à la périphérie des villes… La tour sera non seulement centrale électrique, mais aussi station d’épuration…

Les tours utilisent aujourd’hui mais encore à petite échelle, le vent, le soleil et l’eau de pluie pour produire leur énergie et leur propre eau. Ce qui nous paraît aujourd’hui une grande avancée technique

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et sociale sera demain une évidence intégrée de base dans toutes les constructions. Dans ce cas, que pourra-t- on considérer comme une avancée technique dans 20, 30 , 50 ou 80 ans… ?

De mon point de vue, la nanotechnologie encore trop peu exploitée de nos jours, déploiera tout son potentiel au service de l’Homme et dans le respect de la Nature.

En effet, nous avons évoqué plus haut la possibilité de purifier l’eau grâce à des nanoparticules dont le rôle sera de détruire toutes les cellules nocives. Les nano-cellules solaires productrices d’électricité seront intégrées dans tous les matériaux exposés à la lumière du soleil. Des nanoparticules seront également intégrées dans le verre et autres matériaux pour que ceux – ci s’auto-nettoient. La teinte du verre s’auto - régulera en fonction de l’intensité de la lumière naturelle. L’enveloppe de la tour sera ainsi autonome en réglant la lumière, en se nettoyant et en produisant ses propres besoins en énergie.

L’enveloppe prendra alors toute sa dimension de « double-peau ».

Cette tour est ainsi « auto-gérée » ou autonome grâce à la nanotechnologie, « auto-suffisante » car elle n’a besoin que d’elle-même pour exister en se nourrissant de l’eau et de l’énergie qu’elle produit ellemême, et enfin « généreuse » car productrice d’énergie non seulement pour ses propres besoins, mais aussi pour sa ville. Plus que « vivante », la tour devient intelligente.

10.7.5 Les ville-tours.

Parmi les projets les plus fous, une typologie de tour dont on parle souvent, la ville - tour, une tour qui regrouperait tous les composants d’une ville, des commerces, des bureaux, des équipements, des logements, des centres de loisirs, des parcs, une organisation par quartier, un maire, une école, une police, un centre médical, une autosuffisance énergétique….une ville verticale.

Est-ce un rêve d’architecte mégalomane pour vouloir créer une ville dans une tour, ou cela répond-t-il a une véritable préoccupation ; auquel cas nous ne serions pas préparer à vivre aujourd’hui dans une ville verticale (ce qui expliquerait la raison pour laquelle, nous jugeons ces projets trop ambitieux ou utopiques), mais qui sait, peut – être demain ?

10.7.5.1 Le concept de « ville – tour » de Arnaud Dupond Le projet de ville – tour que nous allons détailler dans ce chapitre, est celui d’un jeune diplômé de l’école d’architecture de la Villette, Arnaud Dupond ; projet pour lequel il reçu les félicitations du jury.

"Cette tour n'est pas une masse monolithique, mais la transposition du modèle urbain à un schéma vertical; c'est-à-dire que les places, rues et îlots de bâti sont transposés en hauteur". Si en France la ville verticale à mauvaise presse, il est intéressant de noter que les architectes, dans une Chine plus ou moins perçue comme un lieu ouvert à l'imagination, continuent d'y réfléchir.

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Ce projet se situe dans la ville de Tainjin en Chine.

Le principe consiste à réfléchir sur l’intérêt de concevoir une tour qui optimiserait au mieux l’espace urbain verticalement, mais aussi s’intégrerait dans son environnement

Figure 54 : Le « ville-tour »

Cette tour regroupe verticalement des fonctions urbaines qui représentent les activités humaines: l’habitat, le travail, les loisirs et les circulations, les objectifs de ce projet étant multiples :

d’Arnaud Dupond

Retrouver la structure de la ville en la transposant sur un modèle vertical, qui se compose de différents organes et fonctions, avec le souci de dégager les éléments qui la font vivre et évoluer dans le temps: les circulations (rues, places, trottoirs), l’habitat, le travail, les commerces et les loisirs pour la cohésion sociale et le respect des rythmes de vie de l’individu.

Recréer des lieux de vie verticaux adaptés aux besoins des habitants.

Pour cadrer avec la notion de développement durable, garantir une faible densité au sol et les interactions possibles entre la tour et le maillage urbain existant Le parti pris architectural consiste à intégrer une tour multifonctionnelle dans son environnement urbain en créant la continuité verticale du bâti et en recréant un véritable espace de vie par l’intermédiaire de parcours piétons végétaux aménagés (identiques à ceux dont nous pouvons bénéficier dans nos villes). Elle n'est pas un symbole en soi, puisqu’elle n'appartient à aucune forme clairement identifiable. Cet amas de volumes trouve son sens par sa justification fonctionnelle; c'est à dire qu'elle est une partie de la ville, en tout cas le prolongement d'un quartier. L'intérêt de la tour est de pouvoir l'utiliser sans y être résidant, puisqu'elle est modelée autour de l'espace public, elle est une dualité entre espaces publics/privés, intérieurs/extérieurs, minéral/végétal, appartenance/collectivité.

L’implantion : Le site est localisé aux abords du fleuve Haihe. Le bâti existant est constitué de logements pour la plupart construits durant les années 1970. Sur décision de la municipalité, une promenade plantée a été aménagée le long du fleuve, dégageant ainsi une piste cyclable/piétonne, protégée de la circulation de la voie rapide. L’insertion de la tour dans le site nécessite de prendre en compte le facteur de la densité urbaine, comme étant une clé de voûte à une limitation du grossissement urbain. Pour ce faire, l’enjeu est d’implanter la tour dans cet environnement, en conservant au maximum les structures existantes et en accroissant cette densité par la construction d’extensions ou de bâtiments neufs.

L’idée ici est d’occuper le dessus de la voie rapide (composée de quatre voies), en sachant qu’il est le seul volume inutilisé et éventuellement exploitable. De plus la tour qui s’appuie sur huit poteaux d’aciers, garantissant ainsi un minimum d'impact, laisse libre le sol pour d’autres aménagements (voir structure). Cette insertion permet en outre de ne pas trop intervenir sur le bâti existant et de maintenir une densité adaptée.

La tour comporte trois accès pour une entrée, le premier côté promenade plantée, l’autre via la passerelle, côté îlot et enfin au niveau de la voie rapide. Le choix d’une seule entrée est nécessaire pour mieux contrôler les entrées/sorties des occupants. Cette entrée mène ensuite, par un ascenseur ou

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des escalators, au palier principal un niveau au dessus; à partir duquel les ascenseurs rapides démarrent. Les parkings sur quatre niveaux, en sous-sol, sont accessibles, dans chaque sens de circulation, par des bretelles de décélération.

Le système de structure :

Hauteur totale = 224 m Dimensions = 63 m X 48 m Nombre d’étages habités = 54

La structure est composée des volumes biseautés d’apparence simple dont l’enveloppe capterait la lumière comme des cristaux.

Ce principe de volumes fragmentés nécessite alors une certaine pureté dans l’expression de sa géométrie. Pour ce faire, il fallait, au maximum, dissimuler la structure pour privilégier l’effet de flottement de l’enveloppe et rationaliser la structure afin d’exprimer au mieux les failles, les espaces publics et les géométries nerveuses et élancées des blocs d’immeubles. La tour s’appuie sur huit poteaux d’aciers qui garantissent un minimum d'impact laissant libre le sol pour d’autres aménagements (espaces verts, places, services, ou densification du bâti en vue d’une limitation de l’expansion urbaine).

Le système de parcours piéton végétal et les places : Après les ascenseurs, qui sont les moyens de circulation légitimes à toute construction haute, le parcours piéton qui se développe à travers les failles peut être une alternative aux déplacements habituels que l‘on effectue en ville. En effet la proposition qui consiste à intégrer la tour dans son environnement urbain en créant la continuité verticale du bâti, suggère la possibilité d’un parcours aérien fluide et naturel en relation directe avec le sol. De plus ce parcours, mécanisé lors des montées par des escalators de dimensions variables, fait également office de sortie de secours puisqu’il est extérieur aux volumes habitables, ce qui permet de réduire l’emprise du noyau d’ascenseurs (en supprimant la colonne d’escaliers de secours) et d’offrir aux occupants en danger une évacuation plus efficace.

Parfois simples haltes ou lieux d’animation et de convivialité, des « places » ponctuent le parcours piéton à l’intérieur de la tour et apportent une cohérence spatiale aux différentes fonctions. La place principale est au centre, sa vaste dimension et sa situation lui confèrent le statut de coeur de tour. Elle est bordée de commerces, plantée de grands arbres.

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10.7.5.2 Projet des « supers towers », Popular Architecture

Figure 55 : Les Supers Towers, ville-tour, à Londres

Ce projet de tours géantes en plein cœur de Londres a été imaginé par l’agence londonienne Popular Architecture.

Ces tours géantes abriteraient chacune 100 000 habitants. Domicile et travail réunis dans un même lieu. C’est l’idée folle de ce cabinet d’architecte pour résoudre le problème du manque de place. Ces « Super Tower » seraient construites en plein cœur de Londres.

Le projet « Super Tower » a été pensé pour minimiser les déplacements des personnes, notamment entre travail et domicile. Chaque tour possède l’ensemble des besoins des résidents : des appartements, des bureaux et des espaces de loisirs (magasins, cafés, restaurants, etc.). Elle mesurerait 1 500 m de haut chacune.

Chaque tour serait divisée en trois quartiers : celui du bas, du milieu et le sommet. Chaque quartier accueillerait environ 33 000 résidents, répartis sur 500 étages. Les architectes voudraient également créer une vie de « village » avec des étages « moins peuplés » : 6 000 habitants répartis sur 20 étages.

Prouesse architecturale, ces tours devraient aussi être, pour leurs concepteurs, des exemples de vie démocratique. Chaque « super quartier » de la tour aurait des représentants élus démocratiquement. Un gouvernement local pour chaque tour serait chargé de la gestion des lieux publics.

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10.7.5.3 Extension verticale de Tokyo aux allures du mont Fujiyama

Ce projet de Tour a été imaginé par Taisei Construction Corporation (TCC). Préoccupés par le manque de place à Tokyo, ces promoteurs ont eu l’idée de construire une extension verticale de la ville de Tokyo sur la mer aux allures du mont Fujiyama. Ce projet digne des bande-dessinés de science – fiction ferait 4 kilomètres de haut et pourrait abriter pas moins d'un million de personne.

La structure serait posée sur un gros matelas de caissons insubmersibles de 6,5 km de diamètre amarrés au fond grâce à des câbles.

Figure 56 : Extension verticale de Tokyo

L’immeuble, lourd de plusieurs centaines de millions de tonnes, pourrait être décroché avant le passage d'un typhon afin d'attendre sur des eaux plus tranquilles. L'intérieur de chaque pilier périphérique donnant sur la lumière du jour formerait déjà une petite ville en soi, avec ses habitations, ses jardins et ses écoles. Les appartements s'étageraient jusqu'à 2000 m de hauteur. Au dessus, la tour serait dotée de centrales électriques fonctionnant à l'énergie éolienne ou solaire et fournissant ainsi de l'électricité aux 500 à 700 000 résidents. On y trouvera également des stations de séjour en altitude.

L'approvisionnement en nourriture serait, lui, principalement effectué par des fermes marines.

Etant donné les différences climatiques pouvant régner entre 0 et 4000 m d'altitude, la firme a réfléchi sur un système capable, en fonction des étages et des conditions extérieures, de moduler la lumière, le vent, l'humidité et la pression atmosphérique. Quant aux ascenseurs, ils sont propulsés par moteurs linéaires.

La Taisei Corporation, promoteur du projet a planifié sa construction sur 30 ans (ce projet est bien réalisable, il ne reste qu’à trouver l'argent ….).

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10.7.5.4 The Crystal Island, à Moscou en 2014 ?

Peut – on considérer cette tour comme étant une ville – tour ou un tour mixte?

Une certitude, ce projet est une extension de la ville de Moscou avec 3000 chambres d'hôtel, 900 appartements, une école pour 500 élèves, 3 théâtres, un cinéma Imax, des bureaux, un musée, un centre sportif, deux étages panoramiques et un parking souterrain pour 14000 véhicules.

Figure 57 : The Crystal Island, projet à Moscou

Les autorités urbanistiques moscovites viennent de donner leur feu vert (mais le financement n'est pas encore bouclé, 3 millards d’euros) à un autre projet destiné à redynamiser une partie de la ville. « The Crystal Island" sera placée sur une île, l'île Nagatino sur le Moskova, à 7,5 km de la place rouge et sera entourée de jardins. Elle se présentera comme une immense tente inscrite dans le skyline moscovite, une sorte de tipi indien de 620 m de diamètre et de 500 m de hauteur. Il abritera la plus vaste aire bâtie sous un même toit.

Cette « ville » sera incluse dans la "peau intelligente" de la tente, faite d'acier et de verre, avec des terrasses tout au long qu'on parcourt selon un chemin spiralé. Cette "peau" change en fonction du climat, servant tantôt à protéger la "ville couverte" du froid piquant, tantôt à la mettre à l'abri du soleil excessif. A la mi-saison, elle peut laisser entrer, grâce à des panneaux internes dynamiques, plus ou moins loin, la lumière et le soleil.

Ce projet s'il voit bien le jour en 2014, a pour ambition de devenir "le symbole du Moscou du XXIe siècle". Le maire de Moscou voit dans ce projet "autre chose que les cubes et carrés proposés par les autres architectes". Un projet à l'image des nouveaux hyper-riches russes, dopés par les hausses du prix du pétrole et du gaz.

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Master 2 Ingénierie de l’immobilier – Paris X Nanterre – AFSMI

11 CONCLUSION La course à la volonté de puissance, à la hauteur et au prestige perdura. Pour un certain nombre de pays, la tour devient un emblème de modernité, de transformation économique et sociale, qui symbolise leur nouvelle identité. La tour restera encore quelque chose qui fascine, qui fait rêver, et qui, en même temps, se heurte à la réalité politique, économique et à celle du développement durable.

Mais loin de la desservir, ces réalités poussent à l’innovation technique, éthique et esthétique ; ce qui fait de la tour, le foyer de nos rêves les plus fous. La tour étant par là même un terrain d’expérimentation privilégié pour développer les techniques et changer les habitudes de vie ; lesquelles trouveront ensuite leur place dans tous les pays et pour tous les édifices quelle que soit leur taille.

Comme nous l’avons mentionné dans ce document, la tour mixte bureaux/logements/commerces permet de limiter, voire d’annuler le gaspillage en énergie et rentabiliser les équipements producteurs d’énergie. Cependant, dans certains pays comme la France, si ce n’est pas la mixité bureaux/ logements qui permettra cette rentabilité énergétique, nous pouvons penser que les services pour les utilisateurs de la tour (hôtellerie, restauration, bars, bien-être, beauté, teinturiers, crèches, commerces en tout genre…) et les habitants de la ville, le permettront et feront de la tour un lieu de vie partie intégrante et intégrée de la ville.

Les projets ou utopies d’aujourd’hui, comme les « fermes verticales » et la « tour vivante » sont techniquement réalisables. Il se pose alors la question de la rentabilité et de l’acceptation de ce concept de la part de nos agriculteurs traditionnels. A vouloir faire des tours agricoles, ne provoquerons – nous pas la disparition des petits producteurs locaux ?

La « ville-tour », quelque soit sa hauteur et son coût, sera réalité de demain à condition que nous soyons prêts à changer radicalement nos habitudes de vie et notre environnement aux bénéfices des espaces naturels. Les générations futures seront – elles prêtes à le faire ?

Certains projets, comme la tour polycentrique, bien que réalisable de nos jours, ne semble pas trouver preneur. Il est vrai qu’elle manque d’originalité ; quelle que soit le nombre de pilier qui la compose, elle reste un bloc monolithique sans grand intérêt esthétique. La mixité facilitée et la sécurité incendie ne sont plus des arguments forts de nos jours car se retrouvent de base dans bien des tours actuelles.

Le puit de lumière naturelle au centre de la tour existe au dépend de mètres carrées…bref, il ne s’agit pas là d’une tour qui pourrait faire rêver mais d’un concept à jamais utopique.

Une tour productrice de sa propre énergie grâce aux ressources naturelles deviendra une réalité dans un avenir proche car des mesures et des certifications sont proposées pour répondre à l’objectif de construire des bâtiments à « énergie positive » d’ici 2020. Quant à la tour fournissant ses excédants d’énergie à la ville, elle deviendra une réalité à condition de trouver des arrangements commerciaux et /ou politiques avec les entreprises productrices d’énergie, l’état et les collectivités. Il en va de même pour l’eau. Outre l’eau de pluie recueillie pour les sanitaires et l’entretien de la tour, les avancées techniques permettront de purifier l’eau usée et la rendre potable. La tour produira sa propre eau potable. La tour n’aura plus besoin d’intervenants extérieurs pour être fournie en énergie et en eau ; elle devient enfin autonome.

Ainsi, la « tour intelligente » rassemble à la fois les nouvelles technologies liées aux préoccupations environnementales et à son auto-gestion grâce aux nanotechnologies. Sa réalisation est principalement liée aux avancées de la nanotechnologie ; la tour se transforme ainsi en écosystèmes artificiels et en organismes intelligents.

C Lillo_ Les tours de demain _ V 0.1

septembre 2008

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