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La tour Taipei 101 haute de 508 mètres est dotée d’un système antisismique ingénieux couramment utilisé pour la construction de structures en génie civil et bâtiment : un système d’amortisseur harmonique de masse, ou encore amortisseur de masse accordée TMD (Tuned Mass Damper). Dans le cas de la tour Taipei 101, il s’agit d’une boule de 660 tonnes, de 5,5 mètres de diamètre, constituée de couches de disques en acier et située entre le 87ème et le 88ème étage de la tour. La boule est soutenue par des câbles en acier et son amplitude est retenue par des vérins hydrauliques. Il s’agit d’un mécanisme passif de contrepoids pour une structure, installée pour réduire ses mouvements vibratoires.
Une structure inédite
Le principe de ce système parasismique repose sur le fait que lorsque la tour, soumise à des contraintes, se mettra à osciller horizontalement, la boule oscillera elle-aussi, mais en opposition de phase. Le but est de réduire au maximum l’amplitude et l’accélération des oscillations éventuelles de la tour afin que celle-ci, d’une part, ne subisse pas de contraintes critiques, mais aussi, que les personnes présentes aux derniers étages ne ressentent pas des gènes physiologiques dues à ces oscillations. L’amortisseur permet de réduire de 30 à 40% les mouvements du bâtiment.
Cette installation antisismique permet également d’empêcher la tour d’atteindre sa fréquence de résonance. En effet, une tour réagit physiquement aux contraintes comme un système de pendule inversé : un système physique qui, soumis à une fréquence d’oscillation particulière, peut entrer en résonance. Lorsqu’un système à pendule inversé atteint sa fréquence de résonance, il entre en résonance et se voit être soumis à des oscillations de plus en plus importantes, emmagasine de plus en plus d’énergie, et cela jusqu’à la rupture du composant du système. Autrement dit, en théorie, si une tour entre en résonance elle subira des dégâts irréversibles voire sera peut-être même complètement détruite.
Le phénomène de résonance a déjà été observé plusieurs fois dans l’histoire de la construction. Comme exemple connu, en 1940, le pont de Tacoma aux Etats-Unis a été totalement détruit car, soumis à des vents d’environ 65km/h, il est entré en résonance.
Une première dans le monde
L’île de Taïwan est située sur une zone du globe en permanence soumise à des contraintes environnementale de haute intensité. Le système antisismique de la tour de la capitale lui permet de faire face à des vents de plus de 200 m/h et des séismes de magnitude 7 sur l’échelle de Richter. Achevée en 2004, la tour de 101 étages, d’où son nom, fut jusqu’en 2010 le plus haut gratte-ciel du monde. Construit par l’architecte chinois Chu-yuan Lee, elle est encore aujourd’hui une référence en termes d’ingéniosité et d’esthétisme.
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