Hauteur maximale d'un gratte ciel

[chicorico]

Bonjour,

Tout d'abord, si je post dans le mauvais forum, je tiens à m'excuser, merci de bien vouloir m'aiguiller.

J'aurais voulu savoir quel était la hauteur maximale que pouvait atteindre un gratte ciel ?

Merci pour vos réponses.
-----

[f6bes]

Bjr Chi...........
Pour l'instant le plus haut est de 558m.
Cordialment

[wizz]

pour faire une estimation avec une tour en pur béton, tu peux la mettre en équation pour trouver une allure iso-contrainte
en gros, si on suppose une section donnée à une hauteur donnée, la masse de la partie supérieure divisée par la section de la base à cette hauteur est toujours constante, et ne dépasse pas la contrainte maximale du béton

euh....
c'est du calcul purement théorique, sans aucune autre contrainte autre que celle de sa propre masse

[monnoliv]

Voir la future tour de dubaï: de 700 à 800[m] de haut.
http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=853

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite3e67d1f2]

pour moi quatre ou cinq etages c'est bien suffisant . Les records en la matière sont pure folie, il n'y a plus rien d'humain la dedans.

[Tropique]

Hello

Il faut distinguer deux cas: soit on s'impose une section identique du haut jusqu'en bas (classiques tours, rectangulaires ou rondes), soit on s'autorise à élargir la base. Voyons le premier cas:
Si l'on se base sur du béton de très haute performance ayant une résistance à la compression de 800N/mm², que l'on se fixe un facteur de charge de 50% (rapport entre la masse totale incluant la charge utile et les structures transversales à la masse des structures portantes) et que l'on ne prend aucune marge de sécurité (!), on peut calculer la hauteur de béton nécéssaire pour obtenir un poids de 800*0.5=400N sur une colonne de 1mm². 400N correspond à une masse de ~40Kg; la masse volumique du béton étant d'environ 2500Kg/m³, il va falloir 0.016m³, soit 16E6 mm³. La colonne va donc faire 16E6mm, soit 16Km. Evidemment, aucun architecte ne se risquerait à ça, mais cette hauteur serait peut-être quand même atteignable en choisissant des matériaux plus denses mais plus résistants pour les étages du bas et au contraire des matériaux allégés pour les étages du haut.
Si des matériaux high tech étaient employés au lieu de matériaux de construction traditionnels, il serait possible de monter beaucoup plus haut.
Dans le deuxième cas, il n'y a plus de limite (sauf le prix évidemment): si l'on peut élargir la base tant qu'on veut, on peut construire une montagne quasiment sans limite de hauteur; le problème, c'est que la partie inférieure qui représente la plus grande partie de l'édifice est presque totalement inutilisable en tant que batiment: son role est celui d'un socle pour les étages supérieurs, donc ce n'est pas très avantageux. Entre les deux extrêmes, on peut se choisir un compromis acceptable.
Si tu veux d'autres vues sur la question, tu peux aller ici:
http://boards.straightdope.com/sdmb/...d.php?t=386645
Tu n'es pas le seul que ça préoccupe...
A+

[chicorico]

Bonjour,

Merci pour vos réponses, je me placais dans un cadre un peu moin théorique ( merci tout de même Tropique et wizz, ca donne déjà une bonne idée) et je vois que sur le thread http://boards.straightdope.com/sdmb/...d.php?t=386645, ils évoquent comme je le pensais les contraintes thermique et mécaniques croissantes subitent par la tour.

Ils ne semblent pas conclure sur ce sujet, et n'étant pas expert en résistances des matériaux, je me demandais, en utilisant les matériaux les plus résistants et les techniques les plus avancées, jusqu'où pouvait monter une tour. Je me doute, bien évidemment qu'il n'est pas possible de prendre en compte tous les paramètres.Est-il possible cependant de faire une estimation ?

Concernant l'intervention de simbis, je voudrais éviter que ce sujet nous emmènes dans ce débat (non scientifique).

[invite3e67d1f2]

Bonjour,
Concernant l'intervention de simbis, je voudrais éviter que ce sujet nous emmènes dans ce débat (non scientifique).

c'est pourtant grave.

[Tropique]

ils évoquent comme je le pensais les contraintes thermique et mécaniques croissantes subitent par la tour.

Les "contraintes thermiques", c'est de la vaste couille! Ca ne peut se produire que pendant un processus dynamique; ce qui va être limitatif ici, c'est la résistance en compression des matériaux de support. Dans ce domaine il est certainement possible d'être créatif: normalement, le béton est armé pour renforcer sa résistance en traction, mais ici on pourrait renforcer la résistance à l'effritement en l'armant de façon radiale, circulaire ou transversale; des aciers spéciaux ou des fibres de carbone pourraient remplacer les fers classiques, etc etc.
Si toutes les possibilités sont bien exploitées, une tour de 50Km ne parait pas complètement irréaliste; bien sur, ça couterait une fortune et il y aurait bien peu d'espace utile dans les étages inférieurs, mais si le but est une affirmation de la capacité à le faire, comme pour l'empire state en son temps, ce ne serait pas des obstacles.
A+

[chris111]

Les facteurs limitant la hauteur des tours que je vois sont, en vrac :
1- Les contraintes mécaniques
- la résistance à la compression du matériau (béton...)
- la résistance aux vents (flexion)
- la résistance au cisaillement de la tour (seisme)
- la résistance du sol pour supporter le poids de l'ensemble

2- Les contraintes de fonctionnement
- les containtes de sécurité (incendie), d'écavuation...
- l'alimentation en fluide (eau notamment)
- le déplacement des personnes (ascenseur)

3- les contraintes sur la vie des gens
- mal de mer au sommet quand il y a du vent
- qui a envie de se retrouver à 1000m d'altitude sans même apercevoir le sol à travers la brume?

4- La rentabilté financière
- le cout/rentabilité financière

Les investisements/coûts de fonctionnement ne sont pas proportionels à la hauteur mais à mon avis à une fonction qui croit (beaucoup) plus vite que celle ci.
La hauteur maxi est donc à mon avis l'optimum financier.

[DonPanic]

Si toutes les possibilités sont bien exploitées, une tour de 50Km ne parait pas complètement irréaliste

AH ?
T'équipes les travailleurs de tenues de spatianautes à air chaud, tant qu'il fait -50° et que les étages n'ont pas été ni chauffés ni pressurisés ?
Suis curieux de savoir comment elle va être fondée, la tour de 50 km de haut...
le sol, c'est quand même plastique

- mal de mer au sommet quand il y a du vent

L'oscillation est très fortement atténuable par un système de transfert de masse

- qui a envie de se retrouver à 1000m d'altitude sans même apercevoir le sol à travers la brume?

Ah, quand tu vis en altitude comme ça, c'est bien embêtant d'avoir vu qu'il neigeait, d'avoir pris en conséquense une petite laine et de s'apercevoir en bas qu'il ne neige pas du tout, qu'il pleut à verse, et qu'il va falloir remonter et redescendre tout ça pour chercher l'imper

[Tropique]

AH ?
T'équipes les travailleurs de tenues de spatianautes à air chaud, tant qu'il fait -50° et que les étages n'ont pas été ni chauffés ni pressurisés ?

Oui, pourquoi pas; on fait bien des travaux sous-marins pour l'ancrage des plate-formes pétrolières, notamment. Travailler dans le vide ou dans l'eau, ça ne fait pas beaucoup de différence. L'équivalent de la cloche de plongée serait un caisson pressurisé avec des sas.

Suis curieux de savoir comment elle va être fondée, la tour de 50 km de haut...
le sol, c'est quand même plastique

Il est clair qu'il faudrait des fondations énormes et que l'endroit de la construction devrait être choisi soigneusement, par exemple dans une zone où la roche mère est à faible profondeur, loin de toute discontinuité géologique.
Les problèmes techniques sont résolubles, ce qu'il faut c'est la volonté de le faire et les moyens financiers.
Creuser le canal de Suez à la main, avec des pelles à tarte comme outil le plus évolué a du aussi être une aventure exceptionnelle pour l'époque!
Pourtant ils l'ont fait.
A+

[DonPanic]

Il est clair qu'il faudrait des fondations énormes et que l'endroit de la construction devrait être choisi soigneusement, par exemple dans une zone où la roche mère est à faible profondeur, loin de toute discontinuité géologique.

Les "fondations énormes" c'est répartir la masse sur la plus grande surface possible, mais à l'échelle de ton truc, c'est un bout du socle continental qui s'enfonce de quelques dizaines de mètres
En plaine ça va pas faire plaisir au fleuves, enfin t'auras des menus problèmes de drainage

Les problèmes techniques sont résolubles, ce qu'il faut c'est la volonté de le faire et les moyens financiers.

On peut tous les jours en dire autant de tas de trucs bien plus faciles à réaliser

Creuser le canal de Suez à la main, avec des pelles à tarte comme outil le plus évolué a du aussi être une aventure exceptionnelle pour l'époque!
Pourtant ils l'ont fait.

Tu vois bien que la motivation et Les moyens financiers, ça suffit pas, faut les bénefs attendus et Suez, c'était pour taxer le passage, juste un poil moins que le prix du contournement par le cap. Vu le prix de la main d'oeuvre et les bénéfices attendus, ils auraient fait creuser Suez même à la petite cuillère

[Tropique]

Tu vois bien que la motivation et Les moyens financiers, ça suffit pas, faut les bénefs attendus

La question ne portait pas sur la rentabilité d'un tel projet, mais sur sa faisabilité technique:

je me demandais, en utilisant les matériaux les plus résistants et les techniques les plus avancées, jusqu'où pouvait monter une tour.

C'est pour cette question que j'ai proposé une réponse.

[DonPanic]

La question ne portait pas sur la rentabilité d'un tel projet, mais sur sa faisabilité technique: C'est pour cette question que j'ai proposé une réponse.

Vai, mais si la faisabilité réponse sur la réponse du sous-sol à la contrainte...t'auras beau disposer des matériaux les plus performants pour la structure, 15000 étages, de planchers, de cloisons et d'équipements divers, ça pèse

Et si je te dis que c'est OK, mais que pour le financement, faut s'adresser à Darth Vador ?

Je me posais le même type de question pour un genre de tube canon électromagnétique destiné à accélérer sous vide les charges spatiales, un truc de 100 km de haut
... sauf que là, on peut optimiser pour la légèreté, y a pas des millions de gens à loger

[monnoliv]

Je me posais le même type de question pour un genre de tube canon électromagnétique destiné à accélérer sous vide les charges spatiales, un truc de 100 km de haut
... sauf que là, on peut optimiser pour la légèreté, y a pas des millions de gens à loger

Si c'est pour mettre en orbite une charge, il y avait un ingénieur qui avait développé un canon très long (Bull. Mais bon, l'histoire a tourné court vu qu'il s'est fait assasiner puisque certains pensait que son truc était en fait une arme).

Sinon concernant la tour la plus haute, je pense que des problèmes techniques auquels on (les constructeurs) a peu pensé (parce que négligeables à une échelle plus petite) peuvent surgir (cfr. le pont de tacoma ici). Exemple: effet de la force de Coriolis quand le haut de la tour balance?
Je serai curieux de voir si la future tour de dubaï verra le jour sans (gros) problèmes...

[invite1b8acd4a]

Bonjour,

Tout d'abord, si je post dans le mauvais forum, je tiens à m'excuser, merci de bien vouloir m'aiguiller.

J'aurais voulu savoir quel était la hauteur maximale que pouvait atteindre un gratte ciel ?

Merci pour vos réponses.

Bonjour !!!


A priori, aujourd'hui, et en considérant les coefficients de cisaillement de Desseilles, nous pouvons avancer qu'une tour peut s'élever jusque 2500 mètres de hauteur.

Mais attention, dès lors, le côté de la base ferait nécessairement le douzième de la hauteur, et les niveaux situés au dernier cinquième de la hauteur auraient une surface des trois quarts de la base maxi !!!

Néanmoins, il est permis d'espérer qu'avec l'introduction de nanotubes de carbone dans les infrastructures-piliers des gratte-ciels, on puisse multiplier le facteur "hauteur/longueur de la base" par 4, voire 5, et ce raisonnablement.

Seul hic, le prix du nanotube à l'heure ou j'écris... Mais d'ici une vingtaine d'année la tonne sera peut-être au prix de l'acier.

Voilà !

A+.

[BrainMan]

Bonsoir,

je dit peut-être une anerie
mais une tour de 1000m ca ne risque pas de faire une grosse cheminée ? (je parle même pas de celle de 50km.)
Un appel d'air en fait.
Celui qui brise une fenetre va avoir une mechante surprise

[invite1b8acd4a]

Bonsoir,

je dit peut-être une anerie
mais une tour de 1000m ca ne risque pas de faire une grosse cheminée ? (je parle même pas de celle de 50km.)
Un appel d'air en fait.
Celui qui brise une fenetre va avoir une mechante surprise

Salut BrainMan,

Je suis pas architecte, mais je m'intéresse un peu à tout cela.

Les appels d'air sont pris en considération, un peu comme dans un immeuble de 10 étages, sauf que la tu multiplies par 100, le nombre de niveau mais pas la force de cet appel d'air. Parce que l'origine de l'appel meme s'il est plus puissant que pour un immeuble de 10 niveaux a tout de meme une colonne d'air plus importante également à mouvoir !!! Donc en fait il n'y a pas de réel problème à ce niveau, bien qu'il faille quand même envisager bien évidemment des conduits d'autant plus nombreux que la tour est grande.

Puis même on pourrait mettre des éoliennes dans les conduits d'air pour récupérer de l'énergie.

A+

Bien à toi,

Recta


PS : si un architecte ou un ingénieur passe par là, est-il possible d'avoir une explication plus précise et technique.
Merci

[invite1b8acd4a]

Salut BrainMan,

Je suis pas architecte, mais je m'intéresse un peu à tout cela.

Les appels d'air sont pris en considération, un peu comme dans un immeuble de 10 étages, sauf que la tu multiplies par 100, le nombre de niveau mais pas la force de cet appel d'air. Parce que l'origine de l'appel meme s'il est plus puissant que pour un immeuble de 10 niveaux a tout de meme une colonne d'air plus importante également à mouvoir !!! Donc en fait il n'y a pas de réel problème à ce niveau, bien qu'il faille quand même envisager bien évidemment des conduits d'autant plus nombreux que la tour est grande.

Puis même on pourrait mettre des éoliennes dans les conduits d'air pour récupérer de l'énergie.

A+

Bien à toi,

Recta


PS : si un architecte ou un ingénieur passe par là, est-il possible d'avoir une explication plus précise et technique.
Merci

Sinon pardon : effectivement, les logements ou pièces situés au dernier niveau d'un immeuble de plus cinq Km seront très certainement pressurisé comme dans un avion. Tout à fait, pour des raisons de température et pression de l'air. Ou sans quoi on peut toujours y loger des sportifs

... mais logiquement si il y a des des conduits d'évacuation de l'air à tous les niveaux, il n'est pas à redouter de vents violents dans l'immeuble ; a priori je pense pas

mais là tu viens de me donner une idée de fou BrainMan ; je m'explique : une tour éolienne & solaire.

Une tour noire d'une dizaine Km de Hauteur, base circulaire de 1 km de circonférence au niveau 0 et 400mètres au dernier. L'albedo étant ici de 1 pour la surface de la tour, l'air en son intérieur est réchuffé, provocant un courant d'air vertical transhormé en énergie électrique par des hélices situées au sommet et à la base

En toute logique, la puissance électrique dégagée par cette cheminée éolienne-solaire serait d'environ 350 MegaWatts dans le Sud de la France. Je n'ai pas introduit de rendement ; mais je pense qu'entre l'efficience d'une hélice et les pertes effets joules, on peut considérer 85%. Franchement, c'est possible.

[invite1b8acd4a]

Ps : la surface de cette tour pourrait pareillement être constitué de panneaux solaires => 1000W.m^-2 x (500m+200m)/2 x 1000m x 15%(rendement cellule photovoltaïque) = 52.5 MW.

52.5 MW (plaques solaires) + 300 MW (eoliennes de cheminée) = 352.5 MW par cheminée. A titre de comparaison la centrale nucléaire de série EDF la plus puissante fournit 1450 MW.
Donc, 4 de ses cheminées pourrait fournir autant d'énergie qu'une telle centrale nucléaire !!!

[invite1b8acd4a]

Oups petite erreur de ma part : j'introduis avec une dizaine de km de hauteur pour la tour.

Puis, dans mes calculs je considère finalement 1km de hauteur, comme la future Burj Dubaï.

Pour augmenter encore l'efficacité de ce type de centrale, je placerais des miroirs à la base de la tour et en sa direction. Peut-être une augmentation de 50% de la puissance !!!

[DonPanic]

Néanmoins, il est permis d'espérer qu'avec l'introduction de nanotubes de carbone dans les infrastructures-piliers des gratte-ciels, on puisse multiplier le facteur "hauteur/longueur de la base" par 4, voire 5, et ce raisonnablement.
Seul hic, le prix du nanotube à l'heure ou j'écris...

Faut voir si les nanotubes ont un coefficient d'élasticité ou de dilatation compatible avec le reste, si c'est plastique ou que ça se dilate plus vite que le matériau que ça doit renforcer, ça ne fera pas vraiment l'affaire pour empêcher le matériau de s'écraser sous la pression
D'autre part, avec des matériaux peu denses, c'est archi balaise de neutraliser les sons de basse fréquence, par exemple, faudra carrément des systèmes anti-sons actifs

[invite1b8acd4a]

Faut voir si les nanotubes ont un coefficient d'élasticité ou de dilatation compatible avec le reste, si c'est plastique ou que ça se dilate plus vite que le matériau que ça doit renforcer, ça ne fera pas vraiment l'affaire pour empêcher le matériau de s'écraser sous la pression
D'autre part, avec des matériaux peu denses, c'est archi balaise de neutraliser les sons de basse fréquence, par exemple, faudra carrément des systèmes anti-sons actifs

Vrai.

Quelques données par http://www.mines.inpl-nancy.fr/wmateriaux/documents/poly9.pdf#search=%22coefficien t%20d'%C3%A9lasticit%C3%A9%20n anotube%20carbone%22

module d'Young de Nanotubes de Carbone et Diamant de 1000 GigaPascals.

.. à titre de comparaison,
=> Acier Spécial : 193 - 214
=> Béton&Ciment : 45 - 50

Mais est-ce que le module d'Young couvre toute la dimension de la résiliance d'un matériau ?
Je ne suis pas ingénieur..

Je vais tenter de retrouver un site où j'ai pu lire que lechnologie des nanotubes de carbone aurait un avenir prometteur dans le domaine de la construction.

Car selon la structure du naotube, on peut obtenir un super-rigidité, ou bien encore une propriété intéressante que nous rencontrons dans les structures cristallines-l'effet piézo-électrique- soit en fait une plaque de nanotubes de carcone, soumise à une contrainte de pression ou de torsion, produirait une différence de potentiel électrique.. .. et nous pourrions également obtenir d'un nanotube de la semi-conductivité. Mais on est encore a priori au stade de l'expérimental.

Merci, et bien à toi.

ps : dès que retrouve le site je te le poste

[DonPanic]

Je vais tenter de retrouver un site où j'ai pu lire que lechnologie des nanotubes de carbone aurait un avenir prometteur dans le domaine de la construction.

Super
Je suis d'accord que les nanotubes peuvent être des supermatériaux de construction, pour ce qui concerne ma remarque, c'est que le couple béton-ferraille, ça marche au poil parce que ça se dilate de concert, et que donc les nanotubes ne pourront que renforcer des trucs qui se dilatent de concert, sinon ça va affaiblir ou cisailler ce qu'on aurait voulu renforcer

[invite1b8acd4a]

Je pensais en fait à une structure unique en nanotubes de carbone dans l'hypothèse où nous arriverions à l'obtenir en barres de construction, pour un assemblage "type meccano", mais bon je suis pas assez pointu dans le domaine

Aujourd'hui on ne l'obtient que sous forme de poudre ou de fil, donc effectivement nous sommes obligé de le coupler à une barre d'acier par exemple ; et en effet avec le temps les vibrations du bâtiments pourraient amener à une déterioration de la structure acier&béton. C'est bien cela ? Ou je me trompe de problème.

[invite1b8acd4a]

brièvement, je compte ouvrir un débât sur la tour combinant solaire et eolien.

[invite1b8acd4a]

brièvement, je compte ouvrir un débât sur la tour combinant solaire et eolien.

lol pas trop la peine ce que je croyais êtreune de mes bonnes idées est en cours de construction hihi ...

ici, http://www.sortirdunucleaire.org/sep...nde030902c.htm

Franchement pas mal, seul hic le coût : 380 M€ et encore !!! une centrale charbon de meme capacité fait 340 M€.

Et en plus ça fournit 200 MW de puissance.

Voilà une trouvaille sympa !!!

Perso, je verrais bien ces cheminées en Off-shore par dizaine.

En définitive, cinq cheminées comme celle-là fournit autant qu'une centrale nucléaire de 1GW.

A suivre(de mon côté )