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Plus de cordes à casser

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Les tours Petronas à Kuala Lumpur, en Malaisie, sont reliées par un pont aérien à deux étages.

« Toute l'histoire des gratte-ciel contient un hommage aux inventeurs et aux pionniers des ascenseurs », a déclaré Francisco Mujica(1) en 1977, et ces mots sont toujours d'actualité. En effet, l'ascenseur, sécurisé par Elisha Graves Otis il y a plus de 160 ans, repose sur un principe très simple et toujours inchangé : une cabine reliée à un contrepoids par une corde qui se déplace sur une poulie, permettant le mouvement. Les typologies de celui-ci sont nombreuses, mais qu'il s'agisse d'un ascenseur électrique ou d'un système hydraulique à piston, le concept global n'a pas changé. Dans de nombreux cas, les cabines doivent être contenues dans un puits vertical qui traverse un bâtiment sur toute sa hauteur pour fournir un service à tous les niveaux. Récemment, cependant, le concept de l'ascenseur de passagers semble avoir été réécrit d'une manière complètement nouvelle avec le premier - et probablement pas le dernier - ascenseur sans câble, MULTI (ELEVATOR WORLD, septembre 2017).

Avec MULTI, la cabine se déplace le long de guides prédéterminés, grâce à un moteur à induction linéaire qui, comme dans le train Maglev de Shanghai, active le mouvement le long d'une voie, éliminant le besoin de câbles ou de contrepoids. Mais le retrait des câbles n'est pas la seule innovation du nouveau système. Il emprunte également à la technologie du système TWIN, développé au début des années 2000, qui permet aux cabines de se déplacer en même temps dans le même puits sans risque de collision.

L'innovation la plus importante du système sans corde, cependant, est que les cabines n'étant plus limitées par des câbles et des contrepoids, elles seront désormais capables de mouvements verticaux et horizontaux. Cela signifie qu'un principe vieux de 160 ans qui dictait les systèmes d'ascenseurs n'est plus d'actualité. Des chemins alternatifs peuvent maintenant être créés, avec des cabines se croisant par des routes qui se croisent. Cela permettra de réduire le nombre de puits, les cabines se déplaçant dans un système en boucle dans lequel un puits est dédié à la montée et l'autre à la descente. Cette option pourrait être considérée comme une version « plus sûre » du paternoster, un moyen de transport appelé autrefois le « dinosaure mécanique du transport vertical ».(2) Le paternoster est un système en mouvement perpétuel dans lequel des cabines, placées les unes à la suite des autres, circulent à l'intérieur de deux puits, grâce à l'utilisation d'une paire de poulies : une au sommet et une à la base du système. La particularité du paternoster - et la principale raison de son abandon - était que les passagers devaient monter et descendre des taxis pour l'utiliser, de sorte que le système ne s'arrêtait pas aux différents étages et qu'il n'y avait pas de portes ni à l'étage ni les cabines. Le niveau d'efficacité du système était très élevé, mais le niveau de danger était si élevé que leur construction et leur utilisation ont été interdites en 1994.

Avec des ascenseurs libres de se déplacer dans des chemins multidirectionnels et non contraints par des limites de hauteur dictées par le poids de la corde et du contrepoids, les développeurs et les architectes peuvent augmenter l'espace louable des bâtiments ou réduire l'empreinte globale du bâtiment. Les opportunités offertes par un système sans câble nous permettent de réfléchir à quelques questions majeures : « Maintenant que les bâtiments ne sont plus contraints par la présence d'un système d'ascenseur conventionnel, qu'adviendra-t-il des gratte-ciel et des villes du futur ? » et « Quelles nouvelles topologies pour les bâtiments et les transports seront désormais disponibles ? »

L'ascenseur est la "colonne vertébrale" du grand bâtiment, et un changement dans les principes généraux de l'ascenseur lui-même signifiera la modification de "l'ADN génétique" des grands bâtiments, remettant en question toutes les règles et réalisations qui ont été établies au cours du passé 160 ans. De plus, il ne faut pas oublier que, bien qu'il faille du temps pour identifier la bonne stratégie, l'équilibre des composants du système et les technologies appropriées à utiliser, les records de hauteur des bâtiments ont été en grande partie une conséquence des progrès de la technologie des ascenseurs disponibles. à l'époque. L'histoire enseigne que la clé du succès - ou de l'échec - de ces énormes investissements est dictée par l'efficacité du système de distribution interne. Le Woolworth Building et le Equitable Building peuvent être considérés comme des exemples notables de ce concept.

Le Woolworth Building, une fois achevé en 1913, est devenu un record, à la fois en termes de hauteur et de dimension. De plus, il s'agit d'un des premiers exemples d'un projet dans lequel le système de transport vertical a été considéré comme un facteur clé de son développement global. Le bâtiment s'inscrivait dans la tendance contemporaine de la ville de New York (NYC). La tour de 241 m de haut est née d'un podium en forme de U. Pour faciliter tous les bureaux, les espaces servants et autres commodités ont été placés ensemble à l'intersection des différents « bras » du bâtiment. De plus, pour la première fois, le système de transport interne du bâtiment a été divisé en deux secteurs distincts de 27 niveaux chacun. Tout d'abord, les gens doivent se rendre au secteur supérieur par un ascenseur express, puis se transférer vers les ascenseurs de service locaux pour atteindre leurs étages de destination.

Le Woolworth Building a jeté les bases de ce qui est maintenant connu sous le nom de configuration sky-lobby-plus-local-service, qui est la solution la plus répandue pour gérer la circulation des bâtiments plus hauts et complexes. Lors de sa mise en place au Woolworth Building, l'objectif principal était de réduire le temps d'attente pour le service aux niveaux supérieurs. En réalité, et probablement par manque d'expérience, le système d'ascenseur conçu pour le Woolworth Building était l'un des plus inefficaces jamais proposés. On dit que le fondateur de l'entreprise, FW Woolworth, a dû attendre plus de trois heures pour atteindre le hall principal depuis son bureau situé aux niveaux supérieurs de la tour.

L'Equitable Building a été construit deux ans plus tard, et la conception a été guidée et définie par un objectif clair : « Nous voulons que le nouvel Equitable Building porte le nom d'offrir le meilleur service d'ascenseur de tous les bâtiments au monde. . . . Le service d'ascenseur déterminera la hauteur du bâtiment.(3) Pour cette raison, Charles Knox, le premier consultant en ascenseurs jamais embauché, a déterminé que la hauteur la plus pratique aurait été assurée avec un maximum de 36 étages – cinq de moins que proposé par les développeurs – qui seraient desservis par 48 ascenseurs. La conception du bâtiment a simplement suivi la conception du système d'ascenseur. Les cabines et autres locaux de service étaient situés au milieu du bâtiment, disposés en deux zones traversées par le couloir principal. L'espace restant a été rempli de bureaux, et le résultat final a donné lieu à un bâtiment en forme de H avec le cœur dynamique et battant du transport interne au milieu.

Immédiatement après la construction de l'Equitable Building, NYC a décidé d'introduire une nouvelle réglementation - la loi sur le zonage - pour mieux gérer la construction de ce type de bâtiment, évitant ainsi de nombreux problèmes de voisinage, tels que les bâtiments s'ombrageant les uns les autres (dictant l'échec de les bâtiments inférieurs) ou créant des rues sombres et suffocantes au rez-de-chaussée. Il faut cependant noter que ce sens civique n'était probablement pas la vraie raison de la loi de zonage :

« Les motivations derrière une telle réglementation semblent principalement de nature économique/spéculative. On les retrouve dans l'action d'un groupe de pression dont le siège social est situé à quelques kilomètres au nord de l'Édifice Équitable. Les propriétés des filiales de la 5th Avenue Area Merchants Association ont menacé les « hordes d'employés d'usine »[4] (Weiss, 1992) dont les entreprises ont récemment déménagé dans Uptown après une augmentation de la valeur des propriétés dans le Lower Manhattan. De plus, les mêmes hommes d'affaires immobiliers, d'abord réticents à imposer des limites aux dimensions des bâtiments, ont rapidement changé d'avis lorsqu'ils ont constaté que la valeur d'une propriété était fréquemment compromise par un nouveau gratte-ciel plus haut ou plus à la mode construit dans le voisinage immédiat. Une telle autoconservation, associée à la compréhension que la proximité et la hauteur des bâtiments pourraient provoquer une série d'incendies dangereux, a renversé la dernière et la plus forte opposition à l'attitude de laissez-faire caractéristique de Manhattan.(5)

Indépendamment des raisons, l'application de la loi sur le zonage a déterminé la forme par excellence des immeubles de grande hauteur de cette période, connus pour leur recul ou, de manière plus informelle, leur topologie en forme de gâteau de mariage. En effet, elle précisait que les bâtiments devaient reculer au fur et à mesure de leur hauteur, selon une diagonale imaginaire partant du milieu de la rue. Cependant, le code indiquait également que dans une portion égale à 25 % du site, il n'y avait plus de limitations de hauteur : . »[6] Les diverses alternatives, selon la forme et l'emplacement du lot, ont été résumées dans les célèbres illustrations de Hugh Ferris dans lesquelles il est évident que la conception de l'ensemble du bâtiment a été conduite par la tour principale. En fait, il faut dire que la loi de zonage a conduit à la naissance du noyau de service tel qu'il est connu aujourd'hui : une partie du bâtiment qui circonscrit tout ce qui peut être qualifié de service et, surtout, non louable : le système d'ascenseur , les escaliers (maintenant utilisés uniquement en cas d'urgence) et d'autres commodités.

Encore une fois, des exemples des conséquences dérivées de cette évolution du bâtiment pourraient être facilement trouvés dans le prochain bâtiment record de l'époque, qui est resté le plus haut du monde pendant plus de 40 ans : l'Empire State Building. Il a été conçu et construit en moins de 21 mois, un record susceptible de rester invaincu pour un bâtiment de sa hauteur :

"Le programme était assez court - un budget fixe, pas d'espace à plus de 28 pieds de la fenêtre au couloir, autant d'histoires d'un tel espace que possible, un extérieur en calcaire et l'achèvement avant le 1er mai 1931, ce qui signifiait un an et six mois à partir du début des croquis. La taille des étages diminue à mesure que le nombre d'ascenseurs diminue. Essentiellement, il existe une pyramide d'espaces non locatifs entourée d'une plus grande pyramide d'espaces louables, un principe modifié, bien sûr, par des considérations pratiques de construction et d'exploitation des ascenseurs. . . . Le système d'ascenseur était l'une des clés à la fois de la disposition générale du plan et de la hauteur à laquelle le bâtiment pouvait s'élever. Le point critique dans les plans [déterminait] le nombre de voitures. . . . "(7) 

Malheureusement, la construction de l'Empire State Building a coïncidé avec la crise économique la plus grave que l'Amérique ait jamais connue : la Grande Dépression. Peu de gratte-ciel ont été construits dans les années suivantes, mais, malgré cela, il y a eu quelques innovations technologiques dignes de mention dans le secteur des ascenseurs. Avec la reprise économique, les années 1950 sont marquées par l'avènement du Style International qui marque une rupture avec le passé. Mies van der Rohe fut le guide de cette période ; ses projets de l'époque résument parfaitement les nouvelles topologies et avancées pour les immeubles de grande hauteur :

« Dans les années 1950, les avancées technologiques et les changements d'idéologie architecturale ont libéré le grand immeuble de bureaux de sa dépendance vis-à-vis de la nature et du site. L'éclairage fluorescent et la climatisation étaient aussi importants pour la transformation des gratte-ciel d'après-guerre que l'ont été la construction d'ascenseurs et de cages en acier pour les premiers grands immeubles de bureaux de la fin du XIXe siècle.(8)

Cela peut être vu dans de nombreux exemples, de la Lever House et l'IBM Plaza au bâtiment blasonné Seagram, et jusqu'à tous les grands immeubles qui ont suivi jusqu'à la crise pétrolière de 1973.

Les bâtiments étaient désormais des prismes entièrement transparents et scellés - grâce au mur-rideau et aux systèmes de ventilation et de climatisation - où la structure a reculé et a trouvé l'allée principale au centre, qui est désormais devenue une constante dans le système structurel des gratte-ciel. Cette nouvelle accusation a ensuite été confirmée par les études menées par Fazlur Kahn dans les années 1960. Ainsi, « avec l'introduction de différents systèmes porteurs latéraux après les années 1960, le noyau de service a conclu son processus de développement morphologique et fonctionnel. Ce processus a été suivi étape par étape et a souvent influencé l'évolution du gratte-ciel lui-même. Il a finalement amené le noyau de service à assumer sa position centrale caractéristique au sein du bâtiment. »[9] 

A partir de ce moment, les bâtiments ont continué à grandir et à changer légèrement selon les tendances de l'époque. Il y avait des expériences avec de nouvelles formes, peut-être visant à réduire la consommation d'énergie ou à répondre à un autre idéal. Le principe clé, cependant, est resté inchangé : l'ascenseur devait monter et descendre à l'intérieur du bâtiment pour le rendre habitable, quelle que soit sa forme ou sa hauteur. La diffusion des ascenseurs s'est tellement répandue qu'aujourd'hui, on les retrouve même dans les bâtiments les plus conventionnels et les plus petits. Dans les gratte-ciel, quelle que soit la fonction, la conception du système de flux est essentielle pour gérer les gros pics de la demande quotidienne.

Comme l'a démontré le Woolworth Building, un système de gestion de la circulation interne inefficace pourrait conduire à l'échec d'un projet. Suivant les traces de ce qui a été appris au fil des ans, le système de transport le plus efficace et rationalisé est celui qui alterne entre une distribution rapide, les systèmes express, et un système plus lent, les ascenseurs locaux. Les Twin Towers de New York sont toujours considérées parmi les exemples les plus réussis jamais réalisés. En fait, chaque tour était divisée en trois sections distinctes, chacune dotée d'un hall céleste. Du rez-de-chaussée, des ascenseurs express transportaient les passagers directement et exclusivement dans le hall de la section de référence, où ils devaient passer au système local, qui les conduirait ensuite à leur destination finale.

Le système est très efficace; à tel point qu'il est encore le plus utilisé aujourd'hui, notamment dans les immeubles de très grande hauteur ou contenant des fonctions différentes. Cependant, dans certains cas, cela pose des problèmes d'espaces déséquilibrés occupés par des arbres différents. Mais alors, comment appliquer le système sans corde ? Quelles devraient être les applications les plus crédibles ? La première application possible des systèmes sans corde pourrait être simplement de créer une boucle continue de cabines dans tout le bâtiment, peut-être avec des niveaux d'échange intermédiaires. Les cabines ne pouvaient s'arrêter que dans les halls, où les passagers trouveraient le système local conventionnel. Ainsi, au lieu d'avoir plus de gaines dédiées aux systèmes express, une paire de gaines pourrait suffire pour l'ensemble du bâtiment. Des cabines pourraient également être ajoutées ou supprimées du circuit selon les besoins et la demande. Ce type d'application pourrait avoir un succès considérable dans des bâtiments très hauts et record.

Il pourrait y avoir un autre avantage que ces systèmes multidirectionnels pourraient résoudre. Comme le 9 septembre l'a souligné, les immeubles de grande hauteur peuvent souffrir d'une grande limite : le point d'entrée est également le point de sortie, car ce sont des unités individuelles sans aucun contact ni relation avec l'environnement. Toute sorte d'interruption de la colonne centrale, contenant des ascenseurs et des escaliers, empêcherait les gens de sortir - ou de s'échapper - du bâtiment. A noter qu'une solution alternative avait déjà été proposée avec succès quelques années avant l'effondrement des Twin Towers. C'était en 11, lorsque les tours Petronas à Kuala Lumpur sont devenues les plus hauts bâtiments du monde. Comme toujours, il ne s'agit pas seulement d'un nouvel objectif de hauteur, mais aussi d'un exemple de nouvelles stratégies de conception, de topologies et - dans ce cas, sans surprise - d'un nouveau schéma de distribution verticale. Les tours Petronas sont reliées en hauteur par un pont aérien à deux étages.

« Ces niveaux constituent une importante zone de changement d'ascenseur dans le « hall du ciel », où les occupants du bâtiment traversant la moitié supérieure de la tour passent des ascenseurs de la zone basse aux ascenseurs de la zone haute. Tous les visiteurs et le personnel nécessitant des étages supérieurs au 42e étage doivent changer d'ascenseur à ce niveau de sky-lobby. En raison de la nature à double étage des ascenseurs Petronas. . . ce lobby du ciel doit également se produire sur deux niveaux - 41 et 42. "(10)

De plus, grâce à ce pont, l'empreinte des cages d'ascenseur a été réduite, car les deux tours fonctionnent efficacement ensemble, et leur système de circulation est unique.

Dans des bâtiments tels que les tours Petronas, un système de transport interne multidirectionnel sans corde pourrait être un grand avantage pour l'efficacité du système. Premièrement, il y aurait une réduction substantielle de la taille du noyau de service, car davantage de cabines pourraient voyager dans le même puits. Cela augmenterait la superficie locative et pourrait même réduire l'empreinte globale du bâtiment. De plus, la transition d'un bâtiment à un autre devrait devenir la norme des immeubles de grande hauteur, et une connexion directe avec les systèmes de transport urbain pourrait être réalisée, rendant ainsi ces éléments emblématiques non plus isolés et indifférents, mais continuellement connectés avec l'environnement et beaucoup plus intégrés dans le système de la ville.

Depuis la construction des tours Petronas, cette topologie d'interconnexions entre éléments de construction semble être une approche de plus en plus populaire par les architectes et designers contemporains. Ce n'est pas un hasard si nombre des propositions faites pour le nouveau One World Trade Center proposaient des bâtiments connectés pour créer des projets complexes et dynamiques. Mais, alors que ces propositions n'ont pas été réalisées, les exemples de tours connectées à plusieurs niveaux deviennent de plus en plus fréquents comme alternative aux tours isolées. L'intéressant est que ces liaisons horizontales ne sont plus considérées comme de simples passages piétons, mais comme des espaces intégrés dans la conception d'ensemble, aimés et habités par les habitants et considérés comme des éléments majeurs pour bénéficier à la qualité de vie au sein de ces bâtiments ; une "plusvalore". Qu'il s'agisse de terrasses panoramiques ou de piscines, comme le Marina Bay Sands à Singapour, ou d'espaces communs, comme les cafés, les gymnases, etc. qui relient les sept tours du Linked Hybrid, ou les jardins suspendus et espaces sociaux tels que ceux de Pinnacle@Duxton, SkyHabitat ou SkyVille@Dawson, ceux-ci pourraient représenter la tendance pour le bâtiment du futur. Ces liens et relations particuliers donnent un caractère supplémentaire à un bâtiment qui manquait dans le passé.

L'exemple le plus extrême de cette nouvelle approche de la conception des immeubles de grande hauteur peut être vu dans The Interlace, un immeuble résidentiel à Singapour qui amène ces interconnexions à un niveau de complexité supérieur ; ici, les « sky-bridges » sont devenus eux-mêmes des bâtiments habitables. Qu'il s'agisse d'une approche extrême ou non, les résultats ont été couronnés de succès, et comme en témoignent les remerciements reçus lors de son inauguration : préconception de concevoir des gratte-ciel comme des icônes autonomes et non connectées.(11)

Ces bâtiments sont des exemples d'une nouvelle tendance expérimentale parmi les concepteurs de bâtiments de grande hauteur. Cependant, même si la circulation qu'ils visent est plus complexe, dynamique et stratifiée, la distribution principale est toujours gérée par un système de transport conventionnel. Ces bâtiments semblent envoyer un message que les « pionniers et inventeurs des ascenseurs » doivent recevoir : qu'il y a un besoin de quelque chose de nouveau, une révolution de l'ascenseur - un « changeur de jeu » - pour permettre le progrès d'un bâtiment pour répondre et répondre aux besoins de la nouvelle société moderne. Certains pionniers répondent à cette demande maintenant que les designers et les architectes formulent un nouvel équilibre, des formes et des schémas.

Tous les aspects de la conception et du transport doivent être respectés, et les systèmes d'ascenseurs des bâtiments doivent être repensés en conséquence. La manière d'utiliser le système devra être repensée ; peut-être même que le poste de « lift-boy » (opérateur d'ascenseur) verra une résurgence pour apprendre aux gens à se déplacer à l'intérieur de ces nouveaux bâtiments. Une période d'adaptation sera inévitablement nécessaire, tout comme ce qui s'est passé avec les premières remontées mécaniques. En effet, bien que les cabines soient attachées à un câble, et malgré le système de verrouillage d'Otis, les usagers, surtout au début, ont continué à privilégier les escaliers, craignant la possibilité de chute à cause d'une rupture de câble. Pourtant, c'est justement la présence de ce câble qui rassure les âmes. Si le câble n'est plus là et que les cabines « flottent » le long des chemins prescrits, les passagers peuvent mettre du temps à apprendre à utiliser et à faire confiance à ce système de transport révolutionnaire. Les liens existants peuvent même être étendus au tissu urbain, créant de nouvelles manières d'habiter et de se déplacer dans la ville et entre les bâtiments. Peut-être, comme lorsqu'Otis a évité la chute de la cabine grâce à son système de sécurité, les « pionniers et inventeurs de l'ascenseur » modernes sont-ils réapparus au bon moment, répondant une fois de plus aux besoins de la société contemporaine.

Peut-être deviendra-t-il nécessaire de nettoyer la poussière des archives et d'examiner des propositions et des scénarios conçus et conçus par de grands artistes, critiques et architectes du passé, tels que Corbett, Hilberseimer, Nieuwenhuys et Sant'Elia. Peut-être que leurs idées d'une ville interconnectée - stratifiée et dynamique - pourraient devenir plus réelles dans les prochaines années. Les outils et les connaissances pour atteindre ces grandes visions seront bientôt disponibles ; il est temps d'ouvrir un nouveau chapitre dans l'évolution des « transports verticaux » — si l'on peut encore l'appeler ainsi — et, par conséquent, des bâtiments, des villes et des comportements humains.

Références
[1] Mujica, F. Histoire du Skyscaper, Da Capo Press, New York, 1977.
[2] Imorde J., Lampugnani V. et Simmet J. Vertical: Lift Escalator Paternoster: A Cultural History of Vertical Transport, Ernst et Sohn, Berlin, 1994.
[3] Weisman, Winston. « Une nouvelle vue de l'histoire des gratte-ciel », La montée d'une architecture américaine, 1970.
[4] Weiss M. "Skyscraper Zoning: New York's Pioneering Role" Journal de l'American Planning Association, volume 58, n° 2, 1992.
[5] Trabucco, Dario. « Évolution historique du noyau de service », CTBUH Journal, 2010, numéro 1.
[6] Corbett, HW « La planification des immeubles de bureaux », Dossier architectural, 1924.
[7] Agneau, Guillaume. « L'Empire State Building », VII. La conception générale, 1931.
[8] Willis, Carol. La forme suit la finance, 1995, Princeton Architectural Press.
[9] Trabucco, Dario. « Évolution historique du noyau de service », CTBUH Journal, 2010, numéro 1
[10] Wood, Antony, « Alternative Forms of Tall Building Evacuation », Conférence du NIST, mai 2007.
[11] Wood Antony, « Alternative Forms of Tall Building Evacuation », Conférence du NIST, mai 2007.
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