In 1956, architect Frank Lloyd Wright proposed a mile-high skyscraper. It was going to be the world’s tallest building, by a lot — five times as high as the Eiffel Tower. But many critics laughed at the architect, arguing that people would have to wait hours for an elevator, or worse, that the tower would collapse under its own weight. Most engineers agreed, and despite the publicity around the proposal, the titanic tower was never built.
En 1956, l'architecte Frank Lloyd Wright a proposé un gratte-ciel de 1 600 mètres de haut. Ça aurait été le bâtiment le plus haut du monde, très haut — de cinq fois plus haut que la Tour Eiffel. Mais de nombreux critiques se sont moqués de l'architecte, arguant que les gens devraient attendre des heures pour un ascenseur, ou pire, que la tour s'effondrerait sous son propre poids. Les ingénieurs étaient d'accord, et malgré la publicité autour de la proposition, la tour titanesque n'a jamais été construite.
But today, bigger and bigger buildings are going up around the world. Firms are even planning skyscrapers more than a kilometer tall, like the Jeddah Tower in Saudi Arabia, three times the size of the Eiffel Tower. Very soon, Wright’s mile-high miracle may be a reality.
Mais aujourd'hui, des bâtiments de plus en plus grands montent dans le monde entier. Les entreprises prévoient même des gratte-ciel de plus d’un kilomètre, comme la Tour du Royaume en Arabie saoudite, trois fois plus grande que la tour Eiffel. Très bientôt, la tour miraculeuse de Wright pourrait devenir réalité.
So what exactly was stopping us from building these megastructures 70 years ago, and how do we build something a mile high today?
Alors, qu'est-ce qui nous empêchait de construire ces mégastructures il y a 70 ans, comment construisons-nous aujourd'hui quelque chose d'un kilomètre de haut ?
In any construction project, each story of the structure needs to be able to support the stories on top of it. The higher we build, the higher the gravitational pressure from the upper stories on the lower ones. This principle has long dictated the shape of our buildings, leading ancient architects to favor pyramids with wide foundations that support lighter upper levels. But this solution doesn’t quite translate to a city skyline– a pyramid that tall would be roughly one-and-a-half miles wide, tough to squeeze into a city center.
Dans tout projet de construction, chaque étage de la structure doit pouvoir supporter les étages supérieurs. Plus nous construisons haut, plus le poids des étages supérieurs sur les étages inférieurs augmente. Ce principe a longtemps dicté la forme de nos bâtiments, amenant les architectes antiques à privilégier les pyramides aux fondations larges qui supportent des niveaux supérieurs plus légers. Mais cette solution ne correspond pas tout à fait à l’horizon de la ville – une pyramide aussi haute aurait environ un kilomètre et demi de largeur,
Fortunately, strong materials like concrete can avoid this impractical shape.
et serait difficile à placer dans un centre-ville.
And modern concrete blends are reinforced with steel-fibers for strength and water-reducing polymers to prevent cracking. The concrete in the world’s tallest tower, Dubai’s Burj Khalifa, can withstand about 8,000 tons of pressure per square meter– the weight of over 1,200 African elephants!
Heureusement, des matériaux solides comme le béton peuvent éviter cette forme peu pratique. Et les mélanges de béton modernes sont renforcés avec des fibres d'acier pour la résistance et des polymères réducteurs d'eau pour empêcher la fissuration. Le béton de la plus haute tour du monde, le Burj Khalifa de Dubaï, peut supporter environ 8 000 tonnes de pression par mètre carré,
Of course, even if a building supports itself, it still needs support from the ground. Without a foundation, buildings this heavy would sink, fall, or lean over. To prevent the roughly half a million ton tower from sinking, 192 concrete and steel supports called piles were buried over 50 meters deep. The friction between the piles and the ground keeps this sizable structure standing.
soit le poids de plus de 1 200 éléphants d’Afrique ! Bien sûr, même si un bâtiment se supporte, il a toujours besoin d'un soutien du sol. Sans fondations, des bâtiments aussi lourds pourraient couler, tomber ou pencher. Pour éviter le naufrage de la tour d'environ un demi-million de tonnes, 192 supports en béton et en acier appelés pieux ont été enterrés à une profondeur de 50 mètres. Le frottement entre les pieux et le sol maintient cette importante structure debout.
Besides defeating gravity, which pushes the building down, a skyscraper also needs to overcome the blowing wind, which pushes from the side. On average days, wind can exert up to 17 pounds of force per square meter on a high-rise building– as heavy as a gust of bowling balls. Designing structures to be aerodynamic, like China’s sleek Shanghai Tower, can reduce that force by up to a quarter. And wind-bearing frames inside or outside the building can absorb the remaining wind force, such as in Seoul’s Lotte Tower.
En plus de vaincre la gravité, qui pousse le bâtiment vers le bas, un gratte-ciel doit également surmonter le souffle du vent, qui pousse de côté. En moyenne, le vent peut exercer une force jusqu'à 8 kilogrammes par mètre carré dans un gratte-ciel– aussi lourd qu'une rafale de boules de bowling. La conception de structures aérodynamiques, telles que la tour élégante de Shanghai en Chine, peut réduire cette force d'un quart. Et les structures porteuses de vent à l’intérieur ou à l’extérieur du bâtiment peuvent absorber la force restante du vent
But even after all these measures, you could still find yourself swaying back and forth more than a meter on top floors during a hurricane. To prevent the wind from rocking tower tops, many skyscrapers employ a counterweight weighing hundreds of tons called a “tuned mass damper.” The Taipei 101, for instance, has suspended a giant metal orb above the 87th floor. When wind moves the building, this orb sways into action, absorbing the building’s kinetic energy. As its movements trail the tower’s, hydraulic cylinders between the ball and the building convert that kinetic energy into heat, and stabilize the swaying structure.
comme dans la tour Lotte de Séoul. Mais même après toutes ces mesures, vous pourriez toujours vous retrouver à osciller de plus d’un mètre au dernier étage lors d’un ouragan. Pour éviter que le vent ne secoue le sommet des tours, de nombreux gratte-ciels utilisent des contrepoids de centaines de tonnes appelé « amortisseur harmonique ». Le Taipei 101, par exemple, a suspendu un orbe métallique géant au-dessus du 87ème étage. Lorsque le vent déplace le bâtiment, cet orbe entre en action, absorbant l’énergie cinétique du bâtiment. Quand ses mouvements suivent ceux de la tour, des cylindres hydrauliques situés entre le ballon et le bâtiment convertissent cette énergie cinétique en chaleur, et stabilisent la structure oscillante.
With all these technologies in place, our mega-structures can stay standing and stable. But quickly traveling through buildings this large is a challenge in itself. In Wright’s age, the fastest elevators moved a mere 22 kilometers per hour. Thankfully, today’s elevators are much faster, traveling over 70 km per hour with future cabins potentially using frictionless magnetic rails for even higher speeds. And traffic management algorithms group riders by destination to get passengers and empty cabins where they need to be.
Avec toutes ces technologies en place, nos méga-structures peuvent rester debout et stables. Mais parcourir rapidement des bâtiments de cette taille est un défi en soi. À l’époque de Wright, les ascenseurs les plus rapides ne se déplaçaient qu’à 22 km/h. Heureusement, les ascenseurs d’aujourd’hui sont beaucoup plus rapides et se déplacent plus de 70 km/h Les futures cabines peuvent utiliser des rails magnétiques sans friction pour des vitesses plus élevées. Et les algorithmes de gestion du trafic regroupent les personnes par destination
Skyscrapers have come a long way since Wright proposed his mile-high tower.
pour placer les passagers et les cabines vides où ils doivent être.
What were once considered impossible ideas have become architectural opportunities. Today it may just be a matter of time until one building goes the extra mile.
Les gratte-ciels ont parcouru un long chemin depuis que Wright a proposé sa tour de 1 600 mètres. Les idées autrefois impossibles ont devenues des opportunités architecturales. Aujourd'hui, ce n'est peut-être qu'une question de temps