Récemment, l'Imperial College de Londres, en collaboration avec le cabinet d'ingénierie Arup et d'autres organismes, a publié la version officielle de l'article sur la technologie d'amortissement autonome pour gratte-ciel. Cette technologie utilise la masse des étages du bâtiment lui-même pour absorber l'énergie générée par les charges de vent et les séismes, réduisant l'accélération de pointe des gratte-ciel de plus de 70 % et le moment de base de 50 %, offrant ainsi une nouvelle solution technique pour la conception parasismique et résistante au vent des immeubles de grande hauteur.
Ce système, inspiré des pagodes japonaises traditionnelles, sépare modérément un groupe d'étages utilisables situés près du sommet du bâtiment du noyau central, et les relie par des ressorts et des amortisseurs. Lors de vents violents ou de séismes, ces étages peuvent se déplacer légèrement par rapport au noyau, absorbant et dissipant l'énergie vibratoire grâce à leur propre poids. Ces étages restent utilisables comme espaces de bureaux normaux, sans nécessiter l'installation d'un lourd contrepoids dédié au sommet du bâtiment.
Les gratte-ciel existants contrôlent généralement les oscillations en augmentant la rigidité structurelle ou en installant des amortisseurs à masse accordée. Ces derniers nécessitent de suspendre au sommet du bâtiment un contrepoids de plusieurs centaines de tonnes, occupant de l'espace au sol et de la capacité portante, et doivent être réglés en fonction de la fréquence vibratoire du bâtiment. Le nouveau système utilise directement la masse existante du bâtiment pour créer un amortissement, sans nécessiter de contrepoids supplémentaire d'ampleur équivalente, et sans dépendre d'un accord sur une fréquence unique.
L'équipe de recherche a réalisé un modèle dynamique à l'échelle 1:300 d'un bâtiment de 300 mètres de haut et a mené des essais en soufflerie aéroélastiques. Par rapport à une structure conventionnelle sans système d'amortissement, l'accélération de pointe du modèle d'essai a été réduite de 71 % au maximum, et le moment de base de plus de 50 %. Dans des conditions de charge de vent centennale, le déplacement relatif entre les étages mobiles et le noyau central a été maintenu en dessous de 50 millimètres.
Les simulations de chroniques sismiques associées montrent que ce système peut réduire le déplacement au sommet du bâtiment de 42 % en moyenne, et le déplacement des étages mobiles de 74 % au maximum. Étant donné que les effets des charges de vent et des séismes sur la structure principale et les fondations diminuent simultanément, les concepteurs peuvent optimiser en conséquence la configuration des matériaux du noyau, des poteaux et des fondations, réduisant ainsi la quantité de béton et d'acier nécessaire pour résister aux charges latérales.
Les ressorts, amortisseurs et appuis utilisés dans ce système relèvent des technologies existantes du génie civil. L'équipe de recherche prévoit ensuite de mener des essais sur des modules d'étages mobiles à plus grande échelle et envisage d'intégrer ce système dans la conception de gratte-ciel réels pour validation. Les principes associés pourraient également être étudiés pour une application aux ponts à grande portée, aux structures offshore, aux éoliennes et aux tours de télécommunication.