• Des batiments resistants inspiré d'une éponge de mer

     

    S’inspirer des éponges de mer pour construire les gratte-ciel

     Découverte et présentation d'Euplecella aspergillum 

     

    Des batiments resistants inspiré d'une éponge de merDes scientifiques ont découvert que les éponges marines possèdent des propriétés structurales de rigidité mécanique et de stabilité, en dépit de leur composition intrinsèquement fragile.

    Un chercheur de Lucent Technologies Bell Labs indique qu'une éponge tropicale des profondeurs océaniques pourrait en apprendre beaucoup aux ingénieurs et aux architectes sur la construction de structures solides à partir de matériaux extrêmement fragiles.

     

    Pour étudier la structure d'une éponge les chercheurs Aizenberg se sont appuyés sur Euplectella aspergillum dit Fleur de Vénus (photo ci-contre).

     

    Elle a une forme cylindrique constituée d'un verre naturel appelé biosilice et peut atteindre 15 cm de hauteur. Elle vit à plus de 1000 mètres dans les profondeurs de l'océan Pacifique (autour du Japon) et autour de l'Australie. Elle sert habituellement d’abri à des crevettes car elles sont protégées des prédateurs par le solide squelette de l'éponge composé de fibre de verres, de sel calcaire et surtout de CO2.  

     

     Quelles sont les causes de cette solidité ?

     

    En août 2003, les chercheurs découvrent à la base de l'éponge des touffes de fibres de verre de l'épaisseur d’un cheveu humain. Ces fibres de verre sont des multiples couches de verre liées par une colle organique. Elles sont composées de nanosphères de silice disposées autour d'un filament de protéines, Elles rendent extrêmement résistante l'éponge ce qui permet de ne pas la fendre ni de la casser, ces fibres sont très flexibles mais incassables.

     Des batiments resistants inspiré d'une éponge de mer

    En cherchant plus loin l'équipe de chercheurs se sont aperçu que la structure de construction du squelette de l'éponge est organisée en contre flèche comme en treillis horizontale et verticale.

    Des ingénieurs dans le bâtiment ont repris ce système pour construire leurs structures. Ils ont constaté que cette structure confère une solidité remarquable. 

    Puisque la structure est proportionnelle à l'élément, quand le diamètre du squelette de l'éponge augmente, la structure externe doit être évidemment renforcée. Pour cela, il existe des arêtes en spirale placées   en diagonale.                                    Zoom sur le treillage de l'Euplectella  ->       

    Ces arêtes en spirale permettent une stabilité maximale et une structure ultra légère, elles rendent l'éponge de mer plus solide.

    Des batiments resistants inspiré d'une éponge de merDans le bâtiment, ce système est aussi utilisé pour éviter le cisaillement de la structure c'est à dire éviter que la construction ne s'effondre. En effet,  les structures cylindriques sont sujettes à s'effondrer s' il n'y a pas de contre carré en diagonale.

    Par exemple si on prend une canette en aluminium elle est facile à tordre ou à aplatir. Par contre, si elle possédait des arrêtes en spirales, elles permettraient de garder la façade de la canette bien droite et qu'elle ne se plierait pas.

    Quelques réalisations évoquant la structure du squelette des éponges de mer :

     Des batiments resistants inspiré d'une éponge de mer Des batiments resistants inspiré d'une éponge de mer

    Hearst tower (2002), Charlotte, 201 métres       Gherkin (2004), Londres, 180 métres, conçu par l'agence                                                                                                       du célébre architecte Norman Foster

     

    Hotel las Artes,(1992), Barcelone                                Duke energy tower,(2010), Charlotte, 240 métres

      Des batiments resistants inspiré d'une éponge de mer

    ET POUR ALLER PLUS LOIN...

    La recherche permettra t-elle un jour de construire un immeuble d'une structure absolument identique à l'Euplectella en remplaçant ses fibres de verres par des dérivés copiant la solidité de la peau de crocodile ?

    En effet, cette peau, résistante aux flèches et aux couteaux, est presque de la même structure que la fibre de verre, il faudrait tout simplement essayer de la reproduire artificiellement. Des recherches ont abouti à des résultats surprenants : la substance qui donne à la peau de crocodile sa résistance est la fibre protéique de collagène qu'elle contient. Des recherches pour reproduire cette fibre sont en cours, mais il y a encore beaucoup de temps à attendre avant que cela n'aboutisse à un gratte-ciel 100 % copié sur la nature !

    Une autre piste est suivie par les chercheurs sur l'éponge de mer car ils ont constaté que les fibres de verre qu'elles produisent conduisent la lumière.