Ce système se distingue des autres  par une répartition des forces sur le périmètre extérieur qui fut mis au point au milieu des années soixante par les ingénieurs M. Goldsmith et F. Khan de l'agence SOM: deux grandes agences d'architecture). Cette structure a permis d’augmenter fortement la hauteur maximale des grattes ciels.

 

  Pour la structure en tube, l’extérieur de l’ossature possède un rôle majeur structurel au sein des bâtiments. Cette ossature extérieure du bâtiment ne possède alors plus un rôle de simple isolant mais bien un rôle de maintien destiné à rigidifier le bâtiment. Pour rendre porteur cette structure extérieur la façade se transforme et devient plus épais accueillant des piliers de centaines de mètres s’enfoncent dans le sol. Cette infrastructure porte bien son nom de structure en tube car ce type de disposition se comporte comme un  solide géant tube creux qui permet d’encaisser les forces verticales pour les transmettre aux fondations enterrer dans le sol.

 

Pour supporter les forces verticales c’est-à-dire la totalité du poids de l’immeuble, ce sont des piliers métalliques  qui soutiennent respectivement chacun une partie du poids de l’étage du dessus. Cela permet d’avoir une meilleure organisation et un gain d’espace par rapport aux structures possédant un noyau central. Néanmoins ce type de structure possède des similitudes avec les structures à noyau central, en effet dans les grattes ciels à structure en tube il existe un noyau central servant à loger les ascenseurs, cages d’escaliers mais qui ici ne possède pas son rôle physique. Il ne reste après plus qu’à relier mes piliers par des poutrelles métalliques et y disposer une étroite dalle de béton jouant le rôle de plancher.

 

 

 

             

 

 

 

 

 

 

 

 

La structure en tube a en fait très vite évolué à cause de son principe même. En effet, en construisant en 1970 le World Trade Center, premier très haut gratte-ciel  en tube, on s'est très vite aperçu que pour supporter les forces verticales qui s'exercent sur la façade, il a fallu faire traverser celles-ci par une trame formée d'une multitude de colonnes. La poussée prévue du vent était de 200 kilogrammes par m² de paroi  et ce afin de minimiser les risques sur toute la hauteur de l'immeuble, il a fallu poser pas moins de 59 piliers par coté. Cela s'est alors fait au détriment du parement de vitres de la façade et de son esthétique. 

 

 

                                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 C'est pourquoi les ingénieurs ont rapidement fait évoluer ce type de structure, notamment grâce à des raidisseurs triangulaires qui permettent de faire disparaître de nombreuses colonnes. C'est le cas du John Hancock Center, contemporain des Twins : 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Avantages : 

 

• Un gain d’espace libre important par rapport à une ossature avec un noyau central.

 

• Ce type de construction à ossature métallique propose un gain économique important par rapport au béton et au noyau central.

 

• Avoir une ossature en métal permet d'énormément réduire la masse de l'immeuble. Le gratte-ciel sera alors bien plus léger et pourra par conséquent s'élever plus haut encore, contrairement à une structure à noyau central qui a une capacité à s’élevé restreintes.

 

• Toujours grâce à sa légèreté (par rapport au système à noyau central) cette structure permet de bien mieux résister aux séismes.

 

Inconvénients :

 

• Le métal est extrêmement sensible à la chaleur. Le métal peut donc fondre, c’est donc ce qui à causer l’effondrement des tours jumelles. Le 11 septembre 2001 dans le World Trade Center, les poutres ont dû faire face à une chaleur atteignant 1 000°C à cause du kérosène des avions : il leur aura fallu à peine une heure pour entièrement fondre.

 

• L'autre inconvénient de taille est la superficie prise par les fondations. Ici les fondations ne sont pas formées d'un pilier central mais de centaines de petits piliers ; la conséquence est donc la nécessité de creuser un trou non seulement profond mais aussi extrêmement étendu. Ainsi, les fondations des tours jumelles du World Trade Center  s'étendaient sur 440 000 m².