B)Les forces s'exerçant sur les gratte-ciel
I. La force du vent
La force exercée par le vent sur le gratte-ciel est le principal enjeu des architectes. En effet ou que se situe la construction, il y a toujours du vent qui vient l’ébranler.
Pour contrer cette inévitable action diverses techniques pour tenter d'amoindrir les effets du vent ont vu le jour . 1 ) Les mesures de protection :
Afin de protéger les employés ou les habitants du gratte-ciel, les fenêtre ne peuvent plus s’ouvrir a partir d’un certain niveau du fait de la violence du vent sur la façade et aussi du fait d’une chute qui serait mortel pour la personne défenestrée ou d’un objet potentiellement tombée et qui tuerait un individu au sol. Les locataires de ce lieu ne peuvent donc jamais aérer les locaux et ne son fournis en air que par un circuit de ventilation central dont la panne entraîne nécessairement une évacuation si elle est prolongée.
2 ) Techniques pour réduire la violence de cette force : Pour réduire l’effet de la force du vent, les ingénieurs font en sorte de mettre une arrête du bâtiment face au vent. Le problème persiste quand le vent change de direction. Dans ce cas les matériaux utilisées sont adaptés au site : les fondations sont plus profondes, les matériaux utilisés sont le plus flexible possible. 3 ) L’équation de la force La force du vent ( F ) est égale à : F=1/2 * C * Masse volumique de l’air * S * v2 F ( Newton ) II . Les forces exercés par des catastrophes naturelles : Les gratte-ciel les plus hauts n'ont pas de noyau en béton armé car ce type de construction n’est pas assez élastique pour résister aux séismes. Une construction en acier se tord, bouge, mais ne casse pas. Pour étudier les phénomènes sismiques on réalise des maquettes qui peuvent atteindre jusqu’à 10 mètres de haut.D'importantes innovations ont vues le jour, les bâtiments ne sont plus directement en relation avec les fondations. Pour la « Tour du Midi » à Bruxelles, la sécurité est assurée par d’énormes vérins, qui constituent un système de levage qui permet de conserver l’horizontalité du bâtiment. Une structure pyramidale sera plus résistante, du fait de son centre de gravité plus bas. Les poteaux sont les éléments centraux, ils ne doivent pas rompre.Une importance énorme est portée à la résistance aux séismes puisqu’il n’existe pas de système équivalent pour chaque situation géotechnique, et géographique. Parties de la construction des gratte-ciel contrôlant les forces 1 dans le cas d’un gratte-ciel a structure en tubes : Tous les gratte-ciel de ce type de construction ont des éléments de leur structure similaires. Des poteaux creux sont scellés dans le sol et reliés deux à deux en portiques.A ces poteaux sont disposés des gerberettes. La gerberette est un balancier qui est enfilé sur le poteau et bloqué par un axe traversant le poteau au niveau de chaque étage. Du côté intérieur elle va permettre la fixation des poutres, du côté extérieur la fixation des tirants.Par la suite sont mis en place les poutres fixées entre deux poteaux sur les gerberettes.A l’extérieure de chaque gerberette est fixé un gros câble passant de la plus haute à la plus basse et courant le long du gratte-ciel puis est scellé dans le sol. -C’est le tirant qui comme son nom l’indique est en tension, tiré en direction verticale, vers le sol, dont l’effet est de tenir la construction en équilibre. -Les gerberettes transmettent les efforts dans les poteaux et sont équilibrées par les tirants. Elles permettent de répartir la charge supportée par les planchers et les poutres en un effort de compression* sur le poteau et en un effort de traction* sur le tirant. La gerberette est la pièce maîtresse qui articule poteau, poutre et tirant. L’ensemble obtenu est consolidé et protégé des déformations par des contreventements qui permet de rigidifier l’ensemble. Pour comprendre l’idée du contreventement, imaginons un cube construit avec des allumettes. Il se déforme lorsque vous poussez sur un coin. Pour éviter cette déformation vous pouvez intercaler un élément diagonal sur trois des côtés.Le contreventement pour apparaître aussi sous le forme triangulaire, en X, ou encore en « croix de St André » fixées sur le nez des gerberettes sur chaque travée (ce sont des croisillons énormes d’une hauteur de deux niveaux). 2 Dans le cas d’un gratte ciel à construction noyau béton Dans ce cas, les tirants sont placés à l’intérieur même du noyau, en présence aussi des ascenseurs et autres canalisations. Les forces qui s’exercent sont les mêmes. Exemple d'applications: les forces s'exerçants sur les Petronas Towers Les deux forces qui constitue l’interaction ont quelque soit l’état de mouvement de A et B la même direction,la même valeur et un sens opposés. Dans notre cas, la tour A exerce sur le pont une force d’intensité égale a celle que la tour B exerce sur le pont. Qu’es ce qu’une action mécanique ? Une action mécanique peut être une action de contact ou une action à distance. Elle peut également être localisée ou répartie. Les forces externes qui s’exercent sur le gratte-ciel sont: la force poids, la force de réaction du support et enfin la force exercée par le vent sur le solide. Les forces internes qui s’exercent sont : -La force qu’exerce la passerelle sur la tour Sur la photo ci-dessus nous pouvoir voir que l’action qui s’exerce au niveau du pont est localisée (rond rouge) car elle s’applique sur une petite portion de la tour.
C : coefficient de traîné du corps
S : surface exposée au vent
V : vitesse du vent
D’après la 3eme lois de Newton, lorsqu’un corps A exerce sur un corps B une action mécanique modélisé pas la force FA/B alors le corps B exerce sur le corps A une action mécanique modélisé par la force FB/A
Les actions mécaniques A et B sont dites réciproques.
Les deux forces sont dites réciproque 
Toute cause ayant pour effet de maintenir au repos, ou de modifier l’état de repos ou de mouvement d’un objet ou de certaines de ses parties est appelé action mécanique.
Une action mécanique est localisée si elle s’exerce sur une portion de l’objet d dimensions très petites par rapport à celle de l’objet lui-même.
Une action mécanique est répartie si elle s’applique a tout point de l’objet. Cette action s’exerce a distance.
Dans le cas présenté ici ; nous nous plaçons dans un référentiel terrestre supposé galiléen.
Le système d’étude est {les tours Pétronas}
- La force qu’exerce le pied de la passerelle sur la tour
-la force que la tour exerce sur la passerelle
-la force que la tour exerce sur la passerelle
