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Structure hyperboloide

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Un chateau d'eau de forme hyperboloide aux Essarts-le-Roi. On y voit la generatrice marquee architecturalement sur le pied creux et le reservoir qui se confondent et dont on voit les limites par les jours de l'acces; Le reservoir est un voile mince de beton sous tensions, le pied un voile sous compression.

Les structures a nappe hyperboloide sont generalement des treillis ou des ossatures epousant la forme d'un hyperboloide a une nappe.

Leur coque exterieure est armee par des armatures droites combinees pour former une ou deux familles d'helices entrecroisees. Leur geometrie est celle d'une surface reglee (generatrice) : on n'emploie pour l'essentiel de l'armature de ces structures, qu'elles soient ajourees ou pleines, que des poutres droites, auxquelles s'ajoutent des cerces de contreventement dans les structures legeres. Les grandes tours en hyperboloide presentent une trainee faible.

En pratique cette geometrie est presente par exemple dans les sieges, les paniers et les nasses de peche. On connait les proprietes mathematiques de l'hyperboloide depuis l'etude des coniques dans l'Antiquite[1].

Cette geometrie ne s'est manifestee dans l'architecture qu'a partir de la premiere moitie du XXe siecle, avec le fonctionnalisme et le constructivisme. La structure hyperboloide de Polibino (Russie) est la premiere structure de ce type au monde, construite a claire-voie en acier. Elle fut construite pour l'Exposition Pan-russe de l'Industrie et de l'Artisanat de 1896 de Nijni Novgorod. Elle est l'oeuvre de l'ingenieur et scientifique russe Vladimir Choukhov. Cette structure, capable de supporter un reservoir de 100 m3 et qui comportait une tour porteuse d'une hauteur de 26 m, suscita l'admiration des visiteurs[2].

Depuis, les structures hyperboloides ont ete utilisees par plusieurs architectes reputes : Le Corbusier, Oscar Niemeyer, Philolaos. Aujourd'hui, la plupart des aerorefrigerants sont concus sur ce principe ; outre la relative simplicite du coffrage, ils offrent de bonnes proprietes hydrodynamiques (tirage des fumees de refroidissement).

Une autre forme s'apparente a celle de l'hyperboloide, la forme a double courbure inverse non developpable (saddle-shape) du Paraboloide. Malgre un systeme d'appui different, on peut rapprocher le principe des constructions catenaires en parabole de Gaudi, que cet architecte a employees a la Sagrada Familia, des hyperboloides de revolution de Choukhov[3].

La Russie a conserve jusqu'a aujourd'hui sept des tours concues par Choukhov, dont la tour de la radio de Moscou, haute de 160 m. Le pylone Choukhov haut de 128 m, sur les rives de l'Oka non loin de Nijni Novgorod, est le dernier pylone electrique affectant cette geometrie.

Exemples de structures a nappe hyperboloide

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  • Structures autoportantes
  • Pylone Choukhov, plusieurs nappes hyperboloides centrees superposees sur cerclage, (construit entre 1927 et 1929) reseau electrique de Nijni Novgorod.
  • Tour du port de Kobe, 1963, haute de 108 metres
  • Ciechanow Chateau d'eau, Jan Boguslawski, 1972.
  • Tour Canton, haute de 600 metres est la plus grande structure hyperboloide et parmi les 10 plus hautes constructions au monde, 2009.
  • Architecture industrielle
  • La centrale nucleaire Stella de Blaydon (1951),
    fut la premiere equipee d'aerorefrigerants de ce type.
  • Tours de refroidissement de la centrale nucleaire de Cofrentes (1975-1983).
  • Dans le design
  • Gobelets avec rebords permettant la prehension.
  • Table a pied porteur en compression par barreaux triangules[4].

Notes et references

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  1. | Debutee dans le IIIe siecle av. J.-C. << APOLLONIUS (262 av. J.-C. - 190 av. J.-C.), grec : Il effectue un travail colossal sur les coniques : sections de cone par un plan (parabole, ellipse, hyperbole...). Il invente les denominations de ces sections coniques et son etude approfondie servira a Kepler vers 1600 pour analyser le mouvement des planetes. >>, Jean-Luc Romet, Appolonius, (consulte le 12/5/2019).
  2. | D'apres I. I. Cernikov (trad. Pertschi), Les mats du systeme Chouckhov [<< Machty sistemy Shukhova (Macty sistemy Suchova) >>], elib.uni-stuttgart.de (reimpr. 2003 pour la traduction allemande) (lire en ligne [PDF]), p. 1
  3. | Cf. J. Tomlow et Graefe, Gappoev, Pertschi (dir.), Die Einfuhrung einer neuen Konstruktionsform durch Suchov und Gaudi : Die Kunst der sparsamen Konstruktion., Stuttgart, Deutsche Verlags-Anstalt, (ISBN 9783421029843), << Vladimir Grigor'evic Suchov (1853-1939) >>, p. 110-114.
  4. | Structure a proprietes egales en strict inverse a celles d'une structure tendue.


Bibliographie

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Liens externes

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