The Spiral : Comment profiter du grand air à 1 000 pieds

Il est rare que les occupants d’immeubles de très grande hauteur aient la chance de sortir à l’extérieur et de profiter d’espaces verts sans avoir à effectuer un long parcours jusqu’au sol. Il est encore plus rare qu’ils aient accès à des vues entièrement dégagées du ciel, et ce, peu importe à quel étage ils se trouvent.

C’est pourtant ce dont profiteront les travailleurs qui intégreront la tour The Spiral, érigée au 66 Hudson Boulevard. Chaque étage présente un atrium à double hauteur de plafond à vocation flexible menant à une série de terrasses paysagées étagées en escalier qui s’enroulent autour du bâtiment. Son design unique, pensé par le cabinet d’architecture danois BIG, fait qu’aucune terrasse ne se trouve au même endroit ni ne donne sur une autre.

Surnommé « The Spiral », le gratte-ciel situé à Manhattan reflète la vision que se fait son promoteur, Tishman Speyer, de l’avenir du lieu de travail. En plus, de mettre de l’avant un design centré sur l’humain où la santé et le bien-être sont prioritaires, le bâtiment présente des aménagements complètement adaptables et des espaces de travail partagés. Ce qui est encore plus étonnant, c’est le fait que ce dernier a été conçu en 2016, bien avant que la pandémie de la COVID-19 rende si important pour les travailleurs d’avoir accès à de l’air frais et à l’extérieur et pour les employeurs de pouvoir mettre la main sur des espaces de travail flexibles.

En revanche, les occupants ne remarqueront pas l’ingéniosité structurelle ayant permis d’atteindre cet objectif.

Emplacement

Manhattan, New York, États-Unis

Client

Tishman Speyer

Architecte

BIG

Statut

Terminé

Prix

2-star Fitwell
LEED Gold

Regard sous la façade : Le squelette ultra complexe et robuste de la tour The Spiral

Simplifier la complexité

En règle générale, la construction des bâtiments de grande hauteur suit une recette dont les étapes se répètent : des étages identiques superposés dont, bien souvent, la superficie diminue plus on s’approche du sommet. Et bien, pas dans le cas de la tour The Spiral. Pour éviter d’obstruer la vue depuis ses terrasses en spirale, les colonnes placées sur le périmètre de chacun de ses étages se devaient d’être inclinées. À mesure que les terrasses gagnent leur nouvel emplacement à chaque niveau, la charpente de plancher est décalée pour soutenir les colonnes inclinées. Le résultat? Une structure complexe, mais peu coûteuse où aucun étage ne se ressemble.

« Il est simple de concevoir des colonnes inclinées. Cependant, lorsqu’on tient compte de leur utilisation sur 66 étages, on arrive à un niveau élevé de complexité, non seulement en ce qui concerne la structure, mais aussi la façade, les assemblages et la construction », explique Jeffrey Smilow, vice-président exécutif et directeur général, Structures de bâtiment, WSP États-Unis. « Pour y parvenir, on doit faire appel à des experts qui ont l’habitude de traduire les situations complexes en actions simples. »

nombre d’étages

66

Hauteur (pieds)

1 041

Surface de plancher brute (Pieds CARRÉS)

2.8m

Une solidité incroyable uniquement aux endroits nécessaires

En théorie, il n’existe pas de limite quant à la hauteur d’un bâtiment. En revanche, le facteur limitant est la largeur de la structure nécessaire pour le supporter et la superficie d’espace locatif ainsi occupé. Les ingénieurs en structure repoussent constamment cette frontière par l’emploi de nouveaux matériaux et de nouvelles technologies.

Pour The Spiral, WSP a fait pleinement usage d’un acier à plus haute résistance. Les gratte-ciel de Manhattan sont généralement construits au moyen d’acier de nuance 50, mais c’est plutôt de l’acier de nuance 65 qui est entré dans la construction de The Spiral, un élément essentiel pour contrôler les profils complexes de contraintes engendrés par les terrasses en cascade et rendre possible l’aménagement d’étages avec longues portées sans colonne pour des bureaux ouverts et polyvalents.

Cette approche permet la construction d’une structure aussi mince que possible, maximisant ainsi la surface de plancher disponible, et réduit les coûts et les émissions de carbone intrinsèque : l’acier étant un matériau très résistant, il faut moins de matériaux pour les assemblages et le noyau du bâtiment.

La construction des bâtiments de grande hauteur comporte presque toujours un certain degré de répétition. Ce n’est toutefois pas le cas avec The Spiral. En tant qu’ingénieurs, notre défi consistait à jongler avec toute cette complexité et à rendre le projet financièrement viable

Jeffrey Smilow WSP

Jeffrey Smilow WSP

Forces immenses et menus détails

Les immeubles de grande hauteur sont continuellement secoués par de forts vents. L’un des principaux défis associés à leur conception consiste à veiller à ce que leurs occupants ne perçoivent jamais le moindre mouvement. La colonne vertébrale de la tour The Spiral se compose d’un noyau en béton armé capable de résister à une pression de 83 MPa et est attachée à sa structure externe au moyen de grandes poutres d’acier triangulées appelées « poutres de stabilisation ». Cette configuration permet de grandement accroître la stabilité de l’immeuble et aide au soutien des forces horizontales imposées par les colonnes inclinées.

Les assemblages en acier qui maintiennent le tout en place sont tout aussi complexes d’un point de vue géométrique que la structure elle-même. Ainsi, plutôt que de laisser à l’entrepreneur le soin de produire les dessins d’atelier nécessaires à la fabrication des assemblages, les ingénieurs de WSP ont élaboré des modèles informatiques dans le cadre de la conception structurelle. Ce processus intégré axé sur la collaboration a permis de réduire le temps nécessaire pour réaliser le projet et ainsi de respecter la date d’achèvement requise pour garantir la signature d’un bail avec un locataire de premier plan.

Cerner les gains d’efficacité grâce à une soufflerie

La construction d’un immeuble de très grande hauteur demande plusieurs années, période pendant laquelle la structure partiellement terminée doit résister aux mêmes tempêtes et événements sismiques que ceux auxquels le bâtiment final est conçu pour faire face.

Dans le cas de la tour The Spiral, l’armature d’acier a d’abord été assemblée sur une hauteur de 12 étages avant d’être enrobée de béton. Cette structure temporaire a ensuite dû supporter l’acier permanent placé en dessous, ainsi que le poids de la plateforme de construction et de deux grues à tour, le tout en étant continuellement exposée aux charges de vent extrêmes.

Les codes du bâtiment portent sur le comportement des structures achevées face au vent. Toutefois, les effets sur les structures à découvert ne sont pas bien compris. Pour remédier à cette situation, WSP a fait réaliser des essais indépendants en soufflerie afin de déterminer la résistance nécessaire de la charpente. Ces derniers ont révélé que les charges réelles étaient nettement inférieures aux hypothèses standards, permettant ainsi de concevoir une structure au design encore plus efficace et de réduire les coûts et les émissions de carbone associés à sa construction.