Vent

Tous les jours, la Tour CN doit résister à une force invisible, qui la pousse et la tire de tous les côtés. Cette force de la nature, c'est le vent.

Lorsqu'il s'agit de vent et de grands immeubles, il devient particulièrement difficile de s'y préparer. Comparons la force du vent à celle de la gravité. La gravité est constante et son action n'est que descendante. Le vent peut venir de l'est, de l'ouest, du nord ou du sud, il peut augmenter et diminuer d'intensité ou s'arrêter tout aussi rapidement, et changer de direction en un instant. Pour contrer cela, la Tour CN a dû être conçue avec une grande ingéniosité.

Deux éléments contribuent à la résistance au vent de la Tour CN : sa forme et sa structure.

Forme

La base triangulaire de la Tour CN lui procure une assise solide. Chaque pied suit une courbe parabolique. Si vous regardez le diagramme à gauche, vous pouvez voir les pieds qui s'effilent et se rétrécissent doucement à l'approche de la nacelle d'observation. Cette conception conique permet de réduire la surface sur laquelle le vent peut pousser et d'abaisser le centre de gravité, ce qui renforce la solidité de la fondation.

                   

La section transversale triangulaire aide à répartir la force exercée sur la Tour. Si le vent souffle de profil, il est divisé et dévié sur l'une ou l'autre face, comme la proue d'un bateau qui avance sur l'eau, ce qui est représenté en vert sur le schéma ci-dessus. Lorsque le vent arrive de face, la surface diminue au fur et à mesure que le vent monte (vent orange dans le schéma ci-dessus), ce qui réduit la force et permet au pied du côté opposé de servir d'appui. Toutefois, la forme seule ne suffit pas à contrer le vent qui souffle sur la Tour. Les matériaux et la structure interne de la Tour CN jouent également un rôle important.

Structure

Le béton de la Tour renferme des centaines de faisceaux de câbles d'acier, qui parcourent toute la hauteur des pieds et du centre de la Tour. Dans le cadre d'un processus nommé précontrainte par post-tension, ces faisceaux sont resserrés, créant ainsi un « squelette » solide et souple.

Le béton est très bien adapté pour soutenir de lourdes charges, mais il n'est pas souple. La Tour doit être en mesure de fléchir lorsque le vent la pousse. Imaginons un arbre exposé à de grands vents. Le tronc de l'arbre est constitué d'anneaux de longues fibres végétales. Lorsque le vent pousse sur l'arbre, le côté du tronc qui est poussé s'étire, mais les fibres du tronc résistent et tirent le tronc vers l'arrière pour le redresser. Lorsque le vent pousse sur la Tour, le béton de la face arrière est compressé, mais parce qu'il ne se comprime pas beaucoup il exerce une poussée inverse. Si la Tour n'était pas dotée de câbles de précontrainte par post-tension, la face avant s'étirerait, un mouvement que le béton n'est pas en mesure d'effectuer, et pourrait se fissurer. Grâce aux câbles de précontrainte par post-tension, le côté sous pression est activement repoussé vers le vent, ce qui évite les fissures ou les fractures.

La souplesse est la clé de la réussite de la structure de la Tour CN. Un arbre ne résiste pas à une tempête en restant immobile; il se plie et fléchit. Et la Tour fléchit! Par grands vents, le Belvédère, à 346 m (1 136 pi) peut dévier (ou osciller) de 22,9 cm (9 pouces), et dans la Nacelle, à 447 m (1 465 pi), cette oscillation peut atteindre près d’un demi-mètre! Outre le béton et les câbles de précontrainte par post-tension, un autre facteur permet à la Tour de résister aux forces du vent. Dans l'antenne de la Tour CN, dont la base se trouve juste au-dessus de la Nacelle, se trouvent deux anneaux très lourds appelés amortisseurs de masse accordés. Ils visent à contrecarrer l'oscillation de la Tour. Imaginons-les comme des cerceaux lestés de plomb. Lorsque le vent pousse dans une direction, ces anneaux résistent à ce mouvement. Avec deux anneaux, il est possible de résister au vent provenant de plusieurs directions.

Néanmoins, sachez que ces conditions de vent sont rares. Les concepteurs et les ingénieurs de la Tour CN ont prévu des conditions météorologiques extrêmes et, si elles devaient se produire, la Tour CN est plus que capable de résister à la tempête.

Vous voulez en apprendre davantage? Jetez un œil sur ces liens :

http://www.dsicanada.ca/uploads/media/DSI-USA_What_is_Post-Tensioning_us_02.pdf

http://joa.isa-arbor.com/request.asp?JournalID=1&ArticleID=2715&Type=2