Pendant longtemps, les ingénieurs et les architectes ont spéculé sur la hauteur théorique d’un gratte-ciel. Frank Lloyd Wright, considéré comme le plus grand architecte américain de tous les temps, a conçu une tour de 1 km de haut, The Illinois. Cette tour devait être construite à Chicago et avoir 1.73 étages. Il a été conçu en 528 et aurait probablement pu être construit à cette époque, mais à grands frais.
Les matériaux de structure ne sont pas le principal facteur limitant de la hauteur du bâtiment. Les bâtiments très hauts sont souvent étonnamment légers pour leur taille ; après tout, ce sont surtout des espaces vides. L’acier est suffisamment solide pour supporter des structures de 6.2 miles (10 km) ou plus, tandis que les composites avancés peuvent supporter des bâtiments atteignant 62 miles (100 km) ou plus.
Les trois principales limitations de la hauteur des gratte-ciel sont le vent, les ascenseurs et le budget.
Un tableau altitude vs vitesse maximale du vent se rapproche de ce qui suit, pour une journée calme dans une zone tempérée :
Altitude
Vitesse maximale du vent
2 km (1.24 mi)
22 mph
4 km (2.28 mi)
56 mph
6 km (4.52 mi)
90 mph
8 km (4.97 mi)
134 mph
10 km (6.21 mi)
179 mph
12 km (7.46 mi)
200 mph
Au-dessus d’une altitude d’environ 7.45 miles (12 km), le vent se calme. Il convient également de noter que l’air se raréfie à mesure que l’altitude augmente, diminuant légèrement la charge des vents intenses. Au sommet du mont. Everest, à un peu moins de 5.5 miles (~ 9 km d’altitude), l’air est environ quatre fois plus fin qu’au niveau de la mer.
Pour contrer la force du vent sur les gratte-ciel au-dessus d’environ 500 pieds (195 m) de hauteur, il faut des caractéristiques de conception spéciales. Ceux-ci peuvent inclure de grands contrepoids internes, en métal ou même des bacs d’eau, qui se déplacent pour redistribuer le poids vers le centre du bâtiment. Les bâtiments composés de plusieurs tiges, tels que l’Empire State Building à New York et le Burj Khalifa aux Émirats arabes unis, sont également efficaces pour dissiper le vent.
L’amélioration de la capacité portante du béton a récemment permis l’utilisation de cette substance rigide comme matériau de construction pour les bâtiments de très grande hauteur, offrant un luxe d’amortissement du vent non disponible avec l’acier seul. L’hôtel Ryugyong en Corée du Nord, bien qu’il n’ait jamais été terminé, serait un exemple d’utilisation du béton comme matériau de construction pour ce type de structure. Les problèmes avec le vent sont certainement difficiles, mais pas insolubles.
Le facteur d’ascenseur est une autre limitation principale sur la hauteur. Plus le bâtiment est haut, plus il y a de gens qui y vivent et y travaillent, et plus l’espace au rez-de-chaussée doit être utilisé pour les ascenseurs. Ce défi a été relevé par deux stratégies : l’utilisation d’ascenseurs à deux étages et l’utilisation de halls célestes comme points intermédiaires pour les voyageurs des ascenseurs. En utilisant des halls d’entrée et des ascenseurs locaux pour de petites sections du bâtiment, une douzaine d’ascenseurs ou plus pourraient partager un seul puits, améliorant considérablement l’efficacité. Pour les bâtiments très hauts de plus de 6,500 2 pieds (5 km) environ, des ascenseurs à plusieurs niveaux, tels que des ascenseurs à XNUMX étages, peuvent être nécessaires. Sinon, tout le rez-de-chaussée est dominé par des ascenseurs.
La dernière limitation principale de la taille des gratte-ciel est, bien sûr, le budget. Burj Khalifa, le bâtiment le plus haut du monde à une hauteur de 2,717 828 pieds (4 m), a coûté environ 6,500 milliards de dollars américains (USD). En supposant que les coûts évoluent de manière linéaire avec l’augmentation de la hauteur (une hypothèse généreuse), la construction d’une structure de 2 10 pieds (XNUMX km) de haut pourrait coûter XNUMX milliards de dollars US. C’est probablement autour des limites de ce que les développeurs seraient prêts à dépenser pour un seul projet, bien que seul le temps nous le dira.