Comment les souffleries du CBD de Sydney ont vu le jour
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Si le gouverneur Arthur Phillip avait incliné George Street et d’autres rues de Sydney de 20 degrés dans le sens inverse des aiguilles d’une montre – pour les abriter du vent – cela aurait atténué les vents dominants qui peuvent transformer ces rues en canyons éoliens.
« Environ 20 degrés dans le sens inverse des aiguilles d’une montre par rapport à l’alignement actuel aurait été préférable pour minimiser la canalisation des vents dominants. Ainsi, George Street s’est aligné pour exécuter plus de SSE-NNW », a déclaré le Dr Matt Glanville, le fondateur de CPP Wind en Australie.
Cycliste maître champion du monde avec un doctorat en ingénierie éolienne, Glanville apprivoise les vents à Sydney et dans d’autres villes depuis près de 30 ans. Le laboratoire de CPP à St Peters contient un modèle à l’échelle du CBD de Sydney qui comprend des bâtiments que son entreprise a testés dans leur soufflerie.
Son entreprise a également conseillé la ville de Sydney sur les modifications apportées aux normes de vent introduites en décembre dernier.
Glanville a pris goût au vent lorsqu’il était enfant sur des vélos BMX. Quand il a vu le film Breaking Away, il est devenu accro et a commencé la course sur route.
« C’est un plaisir coupable pour moi de me diriger vers le parc national loin de la circulation lors de forts vents arrière synoptiques et d’attaquer Strava [a cycling app] records sur les routes ouvertes », a-t-il déclaré.
Développer un sixième sens pour le vent et l’aérodynamique avait été un avantage certain dans le sport du cyclisme; en particulier lorsqu’il s’agit de « rédaction », en roulant de près derrière un autre cycliste, a-t-il déclaré.
« Pour aggraver encore notre défi, plus nous allons vite, moins la relation puissance-vitesse devient amicale », a-t-il écrit dans Bicycling Australia.
Matt Glanville et Maddy Cameron dans le laboratoire éolien du CPP. Crédit : Nick Moir
L’effet de soufflerie et l’effet de courant descendant résultent de la proximité de nombreux immeubles de grande hauteur. Cela crée des régions de basse pression, ce qui fait que les vents au niveau du sol se déplacent plus rapidement et de manière irrégulière, causant les mêmes problèmes qui ralentissent les cyclistes.
Pour atténuer l’effet des vents sur les résidents et les employés de bureau, la ville de Sydney a introduit en décembre dernier des normes de vent pour les tours de plus de 15 étages commerciaux dans le centre de Sydney. Ceux-ci sont conçus pour garantir que les espaces publics sont sûrs et que quelqu’un est à l’aise assis ou debout dans un café ou un pub en plein air, ou à pied pour se rendre à une réunion.
Alors que nos villes deviennent plus denses et que de plus en plus de gratte-ciel sont érigés, la science de l’ingénierie éolienne est maintenant utilisée pour tester leur impact sur presque tout.
Dans la soufflerie de l’entreprise, CPP a également testé la viabilité des plantes sur des bâtiments écologiques comme One Central Park à Broadway, l’effet du vent sur l’art public proposé comme le Cloud Arch qui a été mis en conserve par le conseil, et le revêtement et les fenêtres sur les gratte-ciel. à travers Sydney.
La réputation du Central Park Sydney Precinct de 2,4 milliards de dollars reposant sur ses références vertes, différentes plantes ont été soumises à des vents de 70 km/h par CPP.
Les plantes sont testées en soufflerie. Crédit : Simon Wood
L’idée était de trouver « les triffides », les plantes qui survivraient à la chaleur élevée et aux vents sur les parties les plus exposées du bâtiment, a expliqué Sacha Coles, le fondateur d’Aspect Studios. Il a travaillé avec les partenaires du projet Oculus et Junglefy sur l’aménagement paysager et la conception de Central Park.
Certaines plantes ont été broyées. Coles a déclaré que seules les «plantes les plus résistantes et les plus rugueuses» – Parthenocissus tricuspidata (lierre de Boston) et Pandorea jasminoides (boîte de beauté) – ont survécu.
Mick Caddey, directeur de projet chez Frasers Property Australia, qui a développé One Central Park, a déclaré que le vent était une partie importante et complexe du projet.
«Le vent est une science vraiment fine, mais il est parfois très difficile de se déplacer et de résoudre. Certains d’entre eux sont contre-intuitifs : le vent ne frappe pas toujours le bâtiment et ne fait pas le tour, il monte et descend », a-t-il déclaré.
« Lorsque vous vous promenez dans la ville, vous vous heurtez à ces endroits inconfortablement venteux. Dix minutes plus tard, vous serez dans un endroit calme et abrité. C’est vraiment mystérieux. »
Caddey a déclaré que le plus gros problème n’était pas le côté au vent du bâtiment. C’était l’effet de succion où le vent tourne autour d’un bâtiment « comme de l’eau se déplaçant autour d’un rocher pour créer un tourbillon d’eau ».
Il a déclaré que le vent créait une énorme zone de basse pression sur les côtés et à l’arrière des bâtiments, ce qui provoquait une aspiration sur la façade.
Pour protéger les résidents et les jardins, One Central Park a utilisé des auvents, des arbres et des écrans de verre jusqu’à 1,8 mètre sur les balcons.
Pour protéger les résidents et les jardins des vents, One Central Park a utilisé des auvents, des arbres et des écrans de verre. Crédit : Simon Wood Photography
Des développements de Greenfield sont désormais prévus pour protéger les piétons du vent et éviter de créer des souffleries, a déclaré Glanville.
Mais il y a moins à faire dans les vieilles rues comme George, Kent et Sussex datant du début de la colonisation. « Si vous achetez un site sur la rue Sussex, il y aura du vent et nous ne pouvons pas faire grand-chose, et nous nous concentrons sur l’utilisation de traitements localisés comme les auvents », a-t-il déclaré.
La frange ouest du CBD de Sydney, près de Barangaroo and the Rocks, est l’un des endroits les plus venteux de la ville. Gas Lane à Millers Point, par exemple, capte le vent canalisé du sud, et un rapport de la société de Glanville pour le conseil a révélé que le flux de vent d’Observatory Hill s’accélérait dans la voie.
En tant que cycliste, Glanville peut détecter la vitesse du vent au toucher et à la vue. Une vitesse moyenne du vent de quatre à cinq mètres par seconde (environ 15 km/h) fera gonfler les cheveux de quelqu’un ou étendra un petit drapeau.
« À six à huit mètres par seconde [about 30km/h], votre coiffure est ruinée. Il y a trop de vent pour des activités fixes comme les repas en plein air et le lèche-vitrine », a-t-il déclaré.
Lorsque le vent rugit à ce que la norme de l’industrie – l’échelle de confort de Lawson – décrit comme des niveaux de détresse à 20 mètres par seconde, ou 72 km/h, il peut renverser une personne fragile ou un cycliste et faire voler les poubelles et les meubles d’extérieur.
Les bâtiments peuvent servir de brise-vent, protégeant parfois les piétons et les travailleurs de Martin Place. Mais ils canalisent également les vents à travers les interstices, l’air se déplaçant plus rapidement à mesure que l’espace se rétrécit.
« Visualisez le sable tombant à travers un sablier avec le sable se déplaçant le plus rapidement au niveau du col étroit. Le vent qui circule autour d’un bâtiment est similaire, le flux étant comprimé sur les côtés et s’accélérant aux vitesses les plus élevées près des coins latéraux », a déclaré Glanville.
Lorsque les vents frappent la façade d’un bâtiment, ils accélèrent lorsqu’ils se déplacent sur ses côtés, soufflant sur les fenêtres à l’avant et les aspirant sur les côtés et à l’arrière.
Appelé l’effet Bernoulli, cela a provoqué la chute d’environ un quart des fenêtres du gratte-ciel John Hancock des années 1970 à Boston, certaines soufflées tandis que d’autres ont été aspirées.
De la même manière que les cyclistes comme Glanville minimisent la traînée aérodynamique en repliant leur corps dans une forme profilée basse sur le vélo du guidon au siège, les architectes et les ingénieurs éoliens affinent désormais les formes des bâtiments.
Matt Glanville a mis toutes sortes de choses à l’épreuve dans la soufflerie de son entreprise, y compris lui-même sur un vélo pour évaluer les vitesses et les positions les plus aérodynamiques. Crédits :Marcel Husemann
Selon les informations fournies à la ville de Sydney par le Council on Tall Buildings and Urban Habitat, un bâtiment carré a trois fois plus de traînée qu’un bâtiment rond.
Les nouvelles normes de Sydney recommandent également aux promoteurs d’immeubles de grande hauteur de plus de 40 bâtiments d’effiler la forme, ce qui confond également le vent, et d’inclure un podium.
Alors que les immeubles de grande hauteur à travers le monde ont triplé de hauteur, ils sont passés de carrés et de rectangles à des flèches asymétriques déchiquetées conçues pour briser le vent.
Le plus haut bâtiment du monde, le Burj Khalifa à Dubaï, mesure 830 mètres de haut et est conçu pour « confondre les vents ».
Il fait trois fois la hauteur du plus haut bâtiment de Sydney, le controversé Crown Sydney de 271 mètres (la tour de Sydney mesure 309 mètres de haut, mais est classée comme une structure et non comme un bâtiment). Comparée à un taille-crayon massif, la tour rétrécie de la couronne au sommet d’un piédestal sert à dévier les vents plus qu’un bloc carré vertical.
Le Burj oscille d’environ deux mètres au sommet. Pour réduire le balancement, de nombreux gratte-ciel sont équipés d’amortisseurs de masse réglés. Glanville a déclaré que ceux-ci dissipent l’énergie de la même manière que les amortisseurs fonctionnent sur les voitures.
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CPP a aidé à concevoir des amortisseurs de masse réglés, de la taille de deux voitures mais construits en acier massif, au sommet de la nouvelle tour AMP Quay Quarters à Circular Quay.
« La raison pour laquelle ils les appellent des amortisseurs de masse « réglés » est qu’ils oscillent d’avant en arrière et résonnent à la même fréquence que la tour. Ce que vous essayez de faire, c’est d’amener l’énergie dans la masse de l’amortisseur, de la faire basculer comme un berceau ou une chaise berçante. De là, les « amortisseurs » absorbent l’énergie de la masse vibrante.
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