Bionique : quand les techniques de construction des gratte-ciels imitent la nature

Quel rapport entre la structure d’un brin d’herbe ou d’un bambou et celle d’un gratte-ciel ? Les progrès technologiques Ce que doit faire la pipe de gazon ou de bambou avec un bâtiment de tour ? Les avancées des technologies utilisées dans la construction d’immeubles de grande hauteur ne se limiteront pas longtemps aux problématiques d’écologie, d’autosuffisance et de développement durable. Pour tous ceux qui suivent les progrès des immeubles intelligents, notamment en matière d’environnement, il s’agit d’une première étape.

Nous allons vers un environnement nouveau, pour notre habitation comme pour les bureaux, et nous y allons à toute vitesse.

L’évolution des tours et gratte-ciels

Carte postale d'époque représentant l'immeuble du New York Tribune avec sa tourelle
Finalement démoli en 1966, l’immeuble du New-York Tribune est le premier gratte-ciel.

Les progrès réalisés dans la construction des immeubles de très grande hauteur s’accélèrent comme jamais depuis la construction du premier « skyscrapper », le New York Tribune Building qui culminait modestement à 79 mètres en 1875 !

On a vu ainsi arriver successivement les immeubles énergétiquement autonomes, des tours avec des étages dédiés à des jardins et même des cultures, des immeubles construits avec du bois ou des matériaux naturels.

Et maintenant, des gratte-ciels prennent le brin d’herbe comme modèle.

Une provocation ? Non, ces innovations sont basées sur l’étude de l’herbe et du bambou. Cette approche scientifique est appelée bionique et consiste à « copier la nature ».

Construire un gratte-ciel avec la même structure que celle du brin d’herbe ? Atteindre le même niveau de souplesse et de solidité ? Est-ce le prochain modèle, la nouvelle génération de gratte-ciels et de tours ?

Si l’on en croit les chercheurs, cela va arriver beaucoup plus vite qu’on ne le croit.

Les brins d’herbes sont des petits miracles techniques, capables de résister aux vents les plus forts et de rester toujours souples, grâce à leur structure creuse. D’ailleurs La Fontaine le disait déjà à son époque…

En imitant le brin d’herbe, on peut construire des bâtiments plus légers, autonomes, de façon parfaite.

Un brin d’herbe est intelligent

Le secret réside dans les différents types de construction de la tige d’herbes.

Certaines variétés de graminées ont développé une structure de soutien avec une double paroi en anneau. Les chercheurs ont aussi identifié des éléments hydrauliques, car le tissu entre les deux parois de l’anneau est rempli d’eau : cela empêche les deux parois de se toucher directement.

Cette construction stabilise la structure d’un long brin d’herbe, mais ce n’est pas suffisant.

Paysage de gratte-ciels avec herbe au premier plan
La force du brin d’herbe : à son échelle, plus solide qu’un gratte-ciel

Le brin d’herbe se comporte alors comme un immeuble intelligent : il peut changer activement la teneur en eau des tissus et donc la force de la résistance.

Avec ses cavité, le brin d’herbe est le modèle idéal de l’architecte du futur, pour la conception de structures encore plus élevées que celles que nous connaissons.

Une nouvelle génération de gratte-ciel se profile à l’horizon.

Bionique : la nature est notre modèle

La bionique n’est rien de plus que l’observation attentive de la nature pour déchiffrer ses secrets et les copier à un autre niveau.  Le mot « bionique » est composé des deux termes «Biologie» et «Technologie».

La recherche est encore jeune mais dans les dernières mais la bionique est devenue une science bien établie.

La nature est considéré comme un modèle à observé, dont on essaye de mettre en oeuvre techniquement les mécanismes.

Vue en perspective d'une cité merienne
La Cité des Mériens, de Jacques Rougerie, est une ville flottante autonome, inspirée de la raie manta

La bionique implique donc l’identification systématique des solutions dans la nature.

Cette recherche interdisciplinaire attire des scientifiques, des architectes, des ingénieurs, des concepteurs et des philosophes comme.

En France, l’architecte de la mer Jacques Rougerie explore ces nouvelles voies depuis plusieurs décennies et les applique dans ses constructions sous-marines ou des projets comme la cité des Meriens. Beaucoup plus récemment, une start-up française, Woodoo révolutionne le bois avec des techniques de biomimétisme. L’Allemagne, très sensibilisée à l’approche écologique, s’est aussi beaucoup investie dans ce domaine. En particulier l’Université technique de Berlin et l’Université de la Sarre ont mis en place une coopération avec un grand succès. Pratiquement toutes les grandes entreprises et instituts de recherche du monde s’engagent dans la voie du biomimétisme.

Le tube de bambou comme modèle de flexibilité

Taipei, la capitale de Taiwan a vu la construction en 1999 et 2004 du «Taipei World Financial Center» — aussi appelé « Taipei 101 » qui imite la conception du tube de bambou.

Vue panoramique de Taipei avec la tour du Tapei 101 au premier plan
La tour du Taipei Financial Center domine très largement les autres gratte-ciels

L’acier existant et les éléments en verre de la tour futuriste sont disposés en écailles, de manière très similaire à la structure externe du bambou ce qui donne de la flexibilité à ce gratte-ciel.

Un élément essentiel, puisque Taipei est situé dans une des zones sismiques les plus actives.  e « très étroite et de flexibilité donner les gratte-ciels. Ériger un gratte-ciel de 828 mètres de haut dans une région secouée très régulièrement par des tremblements de terre était un projet très audacieux. Les nombreuses barres transversales, à l’imitation du bambou, permettent à la tour d’osciller avec une amplitude de sept mètres, ce qui est impossible avec les constructions traditionnelles.

La résistance aux ondes de choc grâce à l’eau

Un projet d’avenir passionnant, avec une véritable vision architecturale est la « Bionic Tower » qui sera le premier bâtiment à dépasser le kilomètre.

La préparation de cette construction, inspirée par la bionique, a commencé en 1996. Trois architectes espagnols, Eloy Celaya Escribano, María Rosa Cervera Sardá et Javier Gómez Pioz conçoivent une « méga tour », avec des espaces verts sur un lac artificiel d’un kilomètre de large et une profondeur de 200 mètres.

Dessin de la Bionic Tower
Vision d’architecte de la Bionic Tower

Le lac permet d’atténuer les ondes de choc d’un tremblement de terre mieux que tout autre structure anti-sismique. Les plafonds seront tous ignifugés pour éviter les risques d’incendie.

Le bâtiment en forme de cigare devrait avoir 300 étages et pouvoir abriter 100.000 personnes pour y vivre et y travailler.

Une base inclinée sur un lac
La base de la Bionic Tower montre bien la complexité de la structure

Le principe de construction s’inspire cette fois-ci de l’arbre, et pas du brin d’herbe. La Bionic Tower aura son propre réseau routier et ferroviaire, plusieurs anneaux de piliers soutiendront le bâtiment. 

Il faudra quinze ans, et plus de quinze milliards de dollars pour ériger la tour. Où ? Plusieurs villes sont aujourd’hui envisagées, Shangaï, Sydney…

Au coucher du soleil la Bionic Tower se détache devant les immeubles de Sydney
La Bionic Tower devant la ligne de gratte-ciels de Barangaroo

Brin d’herbe, bambou, raie manta…. bâtiments de très grande hauteur ou cités flottantes, la bionique ouvre de nouvelles voies pour un développement de l’habitat humain plus sûr et plus respectueux de la anture.

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