La structure à noyau central est la structure la plus utilisé pour les bâtiments construits entre l’après deux guerre et ceci jusqu’aux années soixante.

 

Cette structure repose sur l'existence d'un massif noyau de béton armé au cœur du bâtiment. C'est-à-dire un énorme pilier creux en béton consolidé, ou en béton armé ; et de dizaines de poutrelles d'acier qui renforcent la structure.

Cette ossature contient donc les arrivées d’eau, les escaliers de secours et les ascenseurs desservant le bâtiment.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Grace aux quatre larges poutres partant de chaque angle du noyau situé à chaque étage de l’édifice le noyau central est théoriquement capable de soutenir l'intégralité de la charge de l'immeuble.

Ces quatre poutres sont destinées à soutenir le plancher de l’étage.

Elles sont formés d’une cour métallique entouré d’une épaisse membrane de béton et sont d’épaisseur décroissante à partir de leur point de fixation au noyau et ceux jusqu’à leur extrémité. Ainsi elles font en général 1 m à 1,5 m à leur base et moins d'un demi-mètre à leur extrémité. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dans ces édifices les faux plafonds sont relativement épais car les poutres sont dissimulées du fait de leur épaisseur par ces derniers.

Ces poutres sont reliés entre-elles par d’autres poutres de jonction afin que l’ensemble soit totalement rigide. C'est d'ailleurs sur ces poutres de jonction qu'est fixée la paroi isolant le milieu intérieur du milieu extérieur : autrement dit la façade en elle-même. C’est donc par l’assemblage de ces quatre poutres liés entre elles par d’autres poutres de jonction qu’est posé le plancher de l'étage composé d'un assemblage de poutrelles (reliant les poutres principales) noyé dans une dalle de béton d'une bonne trentaine de centimètres.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Cette structure permet donc au noyau central de soutenir à lui tout seul l’immeuble et chaque étage est donc indépendant.

Ce noyau central permet donc de faire face aux différentes forces physiques : les forces horizontales ou latérales c’est-à-dire la pression du vent contre les parois et les forces verticales liés au poids de chaque étage qui est transmis au noyau central par les quatre poutres d’ont l’on a parlé précédemment. 

Or nous avons vu que cette paroi est fixée à chaque étage sur les poutres de jonction ce qui fait donc que ces forces horizontales sont transmis à chaque niveau au noyau par le biais du plancher.

En cela, chaque étage est réellement suspendu au noyau, les murs entre les différentes pièces n'étant la plupart des cas que de simples cloisons sans aucune fonction physique dans l'immeuble. En général le noyau occupe moins de 20 % de la superficie de chaque étage. Soit 1/5 de la superficie intérieure totale inutilisable.

 

Ce type de structure présente donc de nombreux avantages mais aussi de nombreux inconvénients.

 

Avantages :

 

- Le fait de posséder une ossature de béton centrale présente un avantage considérable par rapport à la rigidité de la structure mais aussi grâce à sa résistance aux incendies qui contrairement à un bâtiment formé principalement de métaux ne pourra pas fondre (C’est cela qui est à l’origine de l’effondrement des Tours jumelles. A la suite des attentats du  11 septembre 2001 le crash des avions dans les gratte-ciels a  provoqué un incendie qui aussi entrainé leur effondrement).

 

 - L'autre avantage est une emprise au sol bien moindre que celles des gratte-ciel en tubes. En effet avec le principe du noyau central, seul celui-ci aura des fondations très profondes, les piliers secondaires eux prendront racines à des profondeurs bien moindres (20 m environ).

 

Inconvénients :

 

 - En revanche comme on a pu le dire en début de partie la hauteur de ces bâtiments est restreinte. Avec ce système de structure la hauteur de l'immeuble est limitée à une soixantaine d'étages (200 à 250 m). Le problème n'est pas technique car on pourrait très bien monter plus haut, mais ce serait au détriment de la rentabilité économique puisque le noyau central (s'élargissant proportionnellement à la hauteur) prendrait alors une superficie considérable atteignant peut-être 40 % de la superficie d'un étage. C'est d'ailleurs le cas de L'Empire State Building qui, culminant à 381 mètres de haut ne serait aujourd'hui plus considéré comme économiquement viable avec son noyau occupant 30 % de la surface.

 

 -  Mais ce type de structure est aussi beaucoup plus chère puisqu'il va de soit qu'il faut des quantités phénoménales de béton à des prix bien plus élevés qu'une légère ossature métallique.