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Pendule de 400 tonnes dans un bulbe

Le plus haut bâtiment du Caucase a été construit à Bakou, la capitale de l'Azerbaïdjan. La tour de Bakou, haute de 277 m, est constamment soumise à d'énormes charges de vent. Pour cette raison, un amortisseur pendulaire de 400 t a été installé sur la plate-forme supérieure. Sa particularité: en cas de vent fort et de tremblement de terre, le bloc de masse de 400 t se déplace horizontalement jusqu'à 1,3 m dans toutes les directions de manière contrôlée. Cet amortisseur pendulaire assure un confort de vie et de travail et réduit efficacement les effets sur la structure. Le bloc de masse se compose d'une boîte en acier massive remplie de béton sur place. MAURER a non seulement fabriqué la construction en acier, mais a également supervisé l'ensemble du montage et le mise en service de l'amortisseur de vibrations

Un bloc de masse en béton et acier amortit les vibrations dans la tour de Bakou

La tour de Bakou a 49 étages hors sol plus un toit et une plate-forme d'observation et est principalement destinée aux bureaux. Des boutiques, une discothèque VIP, un restaurant raffiné, un centre de fitness et SPA et une plateforme d'observation, la plus haute d'Azerbaïdjan, sont également prévus. Ce qui attire le regard est une décoration en acier tridimensionnelle d'aspect oriental, qui s'étend à 50 m de la base de la tour, et le capot de la tour, qui rappelle les coupoles en forme de bulbes baroques. L'architecte est le turc Eren Yorulmazer avec le bureau Mazeron Mimarlik Dekorasyon Tekstil Tic A.S. Un système vidéo et d'éclairage spécial devrait éclairer efficacement la tour et la décoration et montrer des vidéos sur la façade.

Le défi du vent

Bakou porte déjà le défi de construire des gratte-ciel en son nom: cité des vents. La capitale de l'Azerbaïdjan est située sur la mer Caspienne et de là le vent souffle sans retenue, plus ou moins fort chaque jour.

Un rapport de vibration a calculé une accélération de 13 milli-g pour l'effort maximale du vent survenant au moins une fois par an. Cependant, la zone de confort se termine à environ 10 milli-g. En guise de solution, les experts éoliens ont proposé un TMD (Tuned Mass Damper), dont les 400 tonnes sont constituées d'un caisson en acier de 180 tonnes et 220 tonnes de béton rempli in-situ. Ainsi, l'ensemble de la construction a dû être réalisé ou adapté à l'avance afin d'assurer un montage rapide et un remplissage sûr à une hauteur de 220 m. Le constructeur devait assurer la sécurité et le bon fonctionnement, car le confort était une priorité absolue pour que personne dans la tour n'ait le "mal de mer" à cause des vibrations.

La solution était dans la tour SOCAR, qui n'est qu'à 1400 mètres à vol d'oiseau: « Nous y avons installé avec succès un TMD de 450 t en 2014, donc le client nous a contacté », rapporte le chef de projet Dipl.-Ing. Peter Huber de MAURER. En concertation avec les experts éoliens, le projet a été optimisé en termes de technologie et d'économie. « Le plus grand défi était d'optimiser le système économiquement et techniquement et d'obtenir le consentement de toutes les personnes impliquées pour les changements. »

Boîtier en acier solide pour béton in situ

La planification de base de la boîte en acier et du béton in situ n'a pas pu être modifiée car sinon l'ensemble des travaux préparatoires de l'évaluateur auraient été obsolètes. Mais le béton liquide dans une boîte crée une pression considérable sur les surfaces de la boîte en acier. Il devait donc être très rigide et stable. MAURER a modifié le planning pour que cela soit techniquement possible. Le caisson en acier avec plusieurs chambres individuelles pèse désormais 180 t. Il a été produit à Munich, testé en usine et testé à l'avance, y compris la suspension à corde comme pendule. Les problèmes avec l'assemblage final à une hauteur de 220 m ont été évités et les installateurs ont pu tester l'assemblage au préalable.

Assemblage exigeant

15 camions ont ensuite transporté les quelque 500 pièces détachées individuelles à Bakou. L'installation sur site a été un test de patience: les pièces ont dû être remontées lentement et à une distance de 10-15 m de la façade à environ 220 m. Chaque charge de grue avec des pièces individuelles pesant jusqu'à 12 t a pris une heure et demie. Le balancement a commencé avec le moindre vent, donc le côté sous le vent a été principalement utilisé. Il était impossible de travailler un ou deux jours par semaine car le vent était trop fort, parfois si violent qu'on ne pouvait pas rester sur la plateforme - malgré le soleil radieux. L'installation en acier a duré environ 5 semaines en juin / juillet 2018.

Câbles clos

Les câbles pendulaires prévus sur lesquels la boîte de 400 t est suspendue ont également été optimisés. Ici, MAURER a travaillé avec FATZER AG. Entre autres, la société suisse a produit les câbles de la nouvelle Zugspitzbahn, des câbles dits entièrement clos en acier. Ces câbles en spirale ont plusieurs couches avec des fils profilés en Z qui s'emboîtent. Il en résulte une surface de câble lisse ou fermée, une résistance considérablement accrue et une résistance à la corrosion plus élevée. Les câbles pendulaires sont relativement minces avec un diamètre de 70 mm, mais ont des capacités de charge et des réserves énormes.

Le bloc de béton dans la tour de Bakou a 4 suspensions avec trois câbles chacune, pour un total de 12 câbles. Une redondance considérable est intégrée ici pour la sécurité, 4 câbles auraient suffi d'un point de vue purement mathématique. Cependant, il faut absolument éviter que la masse de 400 tonnes ne tombe et ne brise les plafonds.

Béton coulé sur place

Après que la caisse de masse ait été suspendue, les 220 tonnes de béton ont été pompées pour la remplir. Cela a duré deux mois. Les experts demanderont pourquoi le béton a été choisi comme masse au lieu des plaques d'acier. « Cela n'aurait pas fait de différence significative en termes de coûts », confirme Huber. « Mais dans l'analyse du cycle de vie, il s'est avéré moins cher et plus facile de couler du béton sur place. C'était très important pour le client. »

Test de vibration et réglage de la fréquence propre

Fondamentalement, un TMD ne fonctionne que si sa fréquence de vibration correspond exactement à la fréquence naturelle du bâtiment. À l'été 2018, alors que la tour était pratiquement terminée, sa fréquence propre a été mesurée et le TMD ajusté en conséquence. L'ajustement a été effectué à l'aide des câbles qui devaient être « étirés ». Un dispositif de serrage mécanique, un soi-disant bloc de réglage, a été utilisé à cet effet, qui pouvait être facilement abaissé sur le boîtier en acier, de sorte que la longueur libre du pendule était prolongé vers haut, afin que le pendule oscille plus lentement.

Le pendule TMD de 400 t réduit désormais les accélérations à 7 milli-g, ce qui est nettement inférieur aux 10 milli-g requis.

Amortisseurs hydrauliques contre les tremblements de terre

Après le test de vibration, un total de 10 amortisseurs hydrauliques ont été amarrés. Ils commencent en diagonale autour du bloc de masse et sont là pour limiter la flèche du pendule à un maximum de 1,3 m dans les cas de charges lourdes. Il ne s'agit pas des vents mentionnés ci-dessus - ils ne provoquent que des amplitudes jusqu'à environ 1 m - mais principalement des tremblements de terre. Une amplitude de 3-4 m a été calculée pour un tremblement de terre de 1500 ans. Ceci doit être limité afin que la masse du pendule n'endommage pas la structure.

Les amortisseurs hydrauliques réagissent en fonction de la vitesse: ils ne répondent quasiment pas aux faibles mouvements du pendule (vent), et ils réagissent clairement aux chocs violents (ouragan, tremblement de terre). Tous les amortisseurs hydrauliques ont été testés individuellement par l'Université de la Ruhr à Bochum afin de démontrer les propriétés d'amortissement requises par le client.

En tant qu'effet secondaire, le TMD réduit l'impact total du tremblement de terre de 10 à 15%. Cependant, cela ne stabilise pas suffisamment la tour, car la masse de 400 t n'est pas en mesure de convertir suffisamment d'énergie de la structure du bâtiment par rapport à la hauteur du bâtiment. Des Buckling Restrained Braces (BRB) ont donc été installés comme protection supplémentaire contre les tremblements de terre.

La tour de Bakou devrait ouvrir ses portes en 2021. En fin de compte, il a été décisif pour l'attribution du contrat que MAURER puisse non seulement planifier et construire le projet relativement complexe avec son mélange de construction en acier et de génie mécanique, mais aussi le mettre en place et l'adapter aux conditions du bâtiment. « Nous nous en sommes assurés en coordonnant, accompagnant et surveillant la phase d'installation en 2018 avec trois de nos propres spécialistes sur place. Parce qu'avec environ 500 pièces individuelles, chaque connexion doit être effectuée avec soin et correctement », explique Huber. « Au final, nous avons remis au client un composant fonctionnel et parfaitement coordonné à partir d'une seule source. »

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Références

Bakou, Azerbaïdjan (2021)

Types d'ouvrages

  • Informations
    sur cette fiche
  • Product-ID
    7671
  • Publié(e) le:
    09.06.2020
  • Modifié(e) le:
    11.06.2020