La réponse tient en une phrase : c’est un pilier central en béton armé, désolidarisé de l’ossature d’acier, dont la partie haute joue le rôle d’un poids. Cette tour, c’est la Tokyo Skytree, 634 mètres, titre Guinness de la plus haute tour autoportante, ouverte au public le 22 mai 2012. Ni pendule suspendu dans le sommet, ni simple muscle d’acier : son secret est un cylindre de béton qui bouge à son propre rythme.

634 mètres, dans un pays où le sol tremble régulièrement.

Un cylindre de béton qui ne suit pas la tour

Le principe est inhabituel pour un bâtiment de cette taille. L’exploitant explique avoir adopté un système qui sépare structurellement un cylindre de béton armé central de l’ossature en acier du pourtour, la partie haute du pilier central faisant office de « poids ». Selon Wikipédia, le pilier est relié à l’ossature jusqu’à 125 mètres de hauteur. Entre 125 et 375 mètres, des amortisseurs à huile prennent le relais, ce qui interdit de parler d’une tour « sans aucun amortisseur ».

Selon le gouvernement japonais, le cœur de la tour est un vide de 10 mètres de diamètre qui monte jusqu’à environ 475 mètres. Une colonne cylindrique en béton armé de 8 mètres de diamètre et de 375 mètres de haut, la shinbashira, a été installée à travers ce vide, comme si elle transperçait la tour.

Un cylindre de 375 mètres, glissé dans le vide central d’une tour.

Deux masses qui se contredisent au bon moment

Sur le papier, la logique ressemble à celle d’une balançoire que l’on freine en la poussant à contretemps. L’exploitant parle d’un « mécanisme de masse additionnelle », une technologie moderne de contrôle des vibrations capable de réduire d’environ 40 % l’effort tranchant lors d’un grand séisme. Quand l’ossature d’acier part dans un sens, le pilier de béton, plus lourd et lié à elle de façon différente, réagit avec un décalage. Le balancement global est alors atténué par un dispositif qui oscille en décalage à l’intérieur du bâtiment.

Les amortisseurs à huile logés entre 125 et 375 mètres se placent précisément dans cette zone de dialogue entre le pilier et la structure extérieure. Ils absorberaient une partie du mouvement relatif entre les deux, comme le fait l’amortisseur d’une voiture entre la roue et la caisse. Le béton fournit la masse, l’huile freine la danse, l’acier encaisse le reste.

Environ 40 %, c’est un effort tranchant ramené à 60 sur 100 pendant un séisme majeur. Le chiffre vient de l’exploitant lui-même, pas d’un organisme indépendant, et il vaut pour le scénario d’un grand tremblement de terre. Il ne dit rien du comportement de la tour face à un vent violent ou à un séisme plus modeste.

La pagode, héritage revendiqué

Le nom de cette technologie, « shinbashira », est emprunté aux pagodes japonaises à cinq étages, dont un poteau central traverse la hauteur du bâtiment. L’exploitant dit l’avoir baptisée ainsi avec un profond respect pour cette sagesse ancienne, par analogie avec la pagode. Il ajoute qu’on ne relève aucun cas d’effondrement de ces pagodes à cause d’un séisme, une affirmation qui lui appartient et que nous rapportons sous sa responsabilité.

La cause exacte de cette résistance reste débattue.

Sur ce point, la prudence est de mise. L’exploitant écrit lui-même qu’on suppose que le secret des pagodes se trouve dans leur pilier central, et il évoque aussi plusieurs théories. Le Skytree ne copie donc pas une recette éprouvée : il transpose une hypothèse séduisante avec des matériaux et des calculs d’aujourd’hui. Le plan d’ensemble de la structure, lui, a été fourni par le bureau Nikken Sekkei.

L’épreuve de mars 2011, tour inachevée

Le calendrier a offert à la tour un test grandeur nature avant même son ouverture. Selon Wikipédia, elle avait atteint 625 mètres lors du séisme de mars 2011, et sa hauteur finale de 634 mètres a été atteinte le 18 mars 2011. Le gouvernement japonais indique que la tour n’a pas été endommagée dans le séisme, et il cite parmi les raisons le système de contrôle par colonne centrale, utilisé pour la première fois.

Le mot compte : « l’une des raisons ». La source officielle ne présente pas le pilier comme l’unique explication. Il serait donc abusif d’attribuer toute la tenue de la tour à ce seul dispositif, d’autant que le pilier travaille en équipe avec l’ossature d’acier et les amortisseurs à huile.

Une précision utile pour qui visite : cette architecture est invisible depuis la plateforme d’observation, puisque le pilier se loge dans le vide central. Ce qui se voit, c’est une silhouette d’acier. Ce qui travaille, c’est un cylindre de béton dont l’exploitant vante l’effet depuis l’ouverture du 22 mai 2012, soit plus d’un an après la secousse de mars 2011.

Ni boule d’acier ni ossature : le Skytree repose sur un pilier qui accepte de ne pas suivre la tour au même rythme. Une idée tirée des pagodes, dont l’efficacité exacte reste, de l’aveu même de l’exploitant, une supposition.

Sources : alimautocad.blogspot.com | en.tokyo-skytree.jp