Le Grandiose Anneau de la ville d’Osaka, au Japon, constitue l’un des défis d’ingénierie les plus intéressants de ces dernières années. Conçu par l’architecte Sou Fujimoto à l’occasion de l’Expo Yumeshima en 2025, c’est la structure qui détient officiellement le record du monde de le plus grand bois jamais fabriquéfait avec plus 27 000 mètres cubes principalement de cèdre et de cyprès du Japon avec une savante combinaison de techniques d’assemblage japonaises séculaires avec les normes de calcul de structure les plus modernes.
Comment le projet a été réalisé : les caractéristiques
L’ensemble de la structure se développe sur une surface qui mesure globalement 61 035,55 m²avec une circonférence d’env. 2 kilomètres. Le Grand Ring doit être considéré comme un vrai infrastructure multifonctionnelle. La partie supérieure fait en effet office de passerelle panoramique (Toit Vert)savamment recouvert de végétation, qui permet aux visiteurs de se promener sur tout le périmètre et ainsi de pouvoir profiter d’une belle vue sur la mer et sur l’ensemble du site d’exposition. Le diamètre extérieur atteint 675 mètres, tandis que le diamètre intérieur atteint 615 mètres. Concernant les matériaux utilisés, le choix des designers a été d’utiliser principalement du bois issu de forêts durables. cèdre (Sugi) Et Cyprès japonais (Hinoki). Le choix du bois n’a pas seulement une valeur purement symbolique, mais il a sa propre fonctionnalité : le matériau offre en effet un excellent rapport résistance/poids, une caractéristique d’une importance fondamentale pour une structure de cette taille située sur une île artificielle.
Essayons de comprendre, ensemble, comment cette île sera concrètement construite. Le projet consiste en l’installation de 23 caissons géants en béton armépréfabriqués au sol, qui font office de périmètre de protection. Ceux-ci sont remorqués, placés sur un fond marin préalablement nivelé et remplis de sable pour créer une structure gravitaire. Au sein de cette enceinte protégée, une réhabilitation du bassin sera réalisée et remplie de sable de dragage pour former une plateforme solide qui atteindra 7 mètres d’altitude. Au-dessus de cette structure qui émerge de l’eau, seront construites des infrastructures électriques, comme par exemple des sous-stations haute tension (HVAC/HVDC) et des transformateurs, qui seront reliés à l’aide de câbles sous-marins provenant des parcs éoliens environnants. L’île agit donc comme un véritable hub qui collecte l’énergie, la convertit en HVDC pour réduire les pertes de transport et l’envoie ensuite vers le continent via des interconnexions. La stabilité est garantie par le poids des caissons, tandis que la protection contre les événements extrêmes est assurée par un récif artificiel externe. Il s’agit essentiellement d’un ouvrage de réhabilitation maritime entouré d’une « digue » en béton qui abrite une centrale électrique offshore.
L’objectif et la fonction principaux de cette structure étaient de faciliter la circulation des visiteurs, en les protégeant du soleil et de la pluie, tout en offrant simultanément une passerelle panoramique surélevée (le toit vert) pour admirer l’ensemble du site d’exposition. D’un point de vue architectural, il a servi à donner un sentiment d’unité et de cohésion (« Unité dans la diversité ») à des pavillons nationaux très différents, établissant ainsi un horizon commun.
Revenant aux dimensions de la structure, la hauteur est comprise entre 12 et 20 mètrestandis que la largeur de la section est 30 mètres, alors que, du point de vue des quantités de bois utilisées, on sait qu’entre bois massif et bois stratifié, ils ont été bien utilisés 20 000 tonnes en bois.
Génie du bois : la technique Nuki
Comme nous avons déjà eu l’occasion de l’anticiper dans le paragraphe précédent, la structure a été construite en utilisant d’anciennes techniques d’ingénierie japonaise, utilisées au cours des siècles passés et encore parfaitement valables aujourd’hui. Tout d’abord la technique appelée Nuki. Cette méthode implique l’insertion de poutres horizontales à travers des trous percés dans les piliers verticaux, créant ainsi un réseau de joints qui ne nécessite pas l’utilisation massive de boulons ou de colles chimiques.
D’un point de vue structurel, la technique se caractérise par une répartition particulière des charges. Les piliers sont en effet disposés de manière à créer un système de charpente rigide mais flexible, capable d’absorber les vibrations.
Le Grand Ring étant situé dans une zone à haut risque sismique, l’ingénierie du Grand Ring exploite l’élasticité naturelle du bois combinée à la technique Nuki. En effet, en cas de tremblement de terre, les joints permettent des micro-mouvements qui dissipent l’énergie cinétique, évitant ainsi l’effondrement fragile typique des structures trop rigides.
Compte tenu de la nature de Yumeshima (l’île sur laquelle se situe l’œuvre), il a fallu utiliser fondations spéciales pour réduire le risque de liquéfaction du sol en répartissant uniformément le poids de la structure sur une plaque de base renforcée.
Durabilité, fonctionnalité et défis d’ingénierie
Il semble évident qu’une infrastructure aussi particulière entraîne une série de défis techniques de grande valeur. Tout d’abord la résistance aux charges horizontales dues au vent. En effet, étant situé sur la côte, le Ring doit résister aux vents des typhons. La section aérodynamique et la perméabilité visuelle de la structure contribuent à réduire la pression du vent (charge de vent).
Pour garantir la durabilité pendant les six mois de l’événement, il est nécessaire de traiter le bois avec des finitions nanotechnologiques hydrofuges et ignifuges, sans toutefois altérer la respirabilité naturelle de la fibre du bois.
À la fin de l’Exposition universelle, la structure a été conçue pour être démontée et en effet, à ce jour, la structure est en phase de démantèlement avancé, même si seulement une petite section d’environ 200 mètres (environ 10 % de la circonférence totale) restera sur le site comme « monument permanent » en souvenir de l’événement. Le bois peut être réutilisé dans d’autres projets de construction, suivant les principes de l’architecture réversible et minimisant l’impact environnemental résiduel.