L’effondrement d’un immeuble à Miami pourrait profondément changer l’ingénierie

L’effondrement mortel, la semaine dernière, d’un condominium de 12 étages en bord de mer dans une petite ville de la même île-barrière que Miami Beach, en Floride, suscite des inquiétudes parmi les ingénieurs et les concepteurs en structure sur la manière de prévenir les futurs échecs de construction.

De tels effondrements imprévus sont rares dans l’histoire moderne de la conception structurelle, selon les experts. Mais les ingénieurs et les planificateurs sont impatients de savoir ce qui a causé l’échec le 24 juin de Champlain Towers South à Surfside, en Floride. À ce jour, 16 décès ont été confirmés et plus de 140 personnes sont portées disparues. Aucune explication immédiate de la catastrophe n’a émergé. Les experts ont spéculé sur les dommages structurels et la corrosion possible des fondations du bâtiment en béton armé ou des barres d’armature stabilisatrices.

Les ingénieurs en structure visent à concevoir des bâtiments qui peuvent résister aux charges des forces et des dangers tels que la gravité et les intempéries. Les ingénieurs mettent régulièrement à jour les pratiques de conception, souvent en réponse aux progrès technologiques ou aux connaissances durement acquises à la suite d’échecs. Presque tout le parc immobilier aux États-Unis n’est pas de conception nouvelle. Les tours Champlain Sud, par exemple, ont été érigées en 1981. Ces bâtiments peuvent faire face à des charges et à d’autres menaces que les concepteurs n’avaient pas anticipées, notamment celles liées aux changements climatiques.

Jusqu’à la fin des opérations de sauvetage et probablement de multiples enquêtes sur les causes de l’effondrement de Surfside, les ingénieurs structurels, les dirigeants et les décideurs politiques devront peut-être attendre des informations utiles sur la façon de modifier les conceptions et les codes du bâtiment pour éviter de futures tragédies similaires.

Pour en savoir plus sur l’importance à long terme de la catastrophe des tours Champlain Sud pour les concepteurs de bâtiments, Scientifique américain s’est entretenu avec l’ingénieur en structure Benjamin W. Schafer, professeur d’ingénierie civile et des systèmes et directeur du Ralph S. O’Connor Sustainable Energy Institute à l’Université Johns Hopkins.

[An edited transcript of the interview follows.]

Comment les ingénieurs en structure réagissent-ils à l’effondrement des tours Champlain Sud?

Les bâtiments ne tombent pas souvent en panne, et le domaine prend très au sérieux le besoin d’apprendre quand des pannes se produisent, en particulier des pannes pour lesquelles il n’y a pas seulement un événement déclencheur externe évident, important et externe dont nous n’avons pas tenu compte. Les effondrements à la fin des années 1970 et au début des années 1980, y compris l’effondrement du toit de la Kemper Arena et l’effondrement de la passerelle à l’hôtel Hyatt Regency, tous deux à Kansas City, dans le Missouri, ont remis en question ses processus de conception et ont conduit à des améliorations dans la construction et la façon dont nous utilisons l’informatique analyse structurelle. Lorsque des tremblements de terre se produisent, nous avons l’habitude d’essayer d’aller au fond de ce qui s’est passé, puis de changer notre domaine en réponse. Ce qui est troublant à propos de ce dernier échec en Floride, c’est que même les premières conjectures sur ce qui a mal tourné ne nous donnent pas encore beaucoup d’indices sur ce que nous devons faire différemment. S’il ne s’agit que d’un problème de corrosion, alors, mon Dieu, le nombre de bâtiments qui ont des problèmes de corrosion aux États-Unis est élevé. S’il s’agit d’un problème fondamental, alors nous pouvons peut-être en trouver la cause plus détaillée et ensuite partir de là. Il existe de nombreuses incertitudes qui n’ont peut-être pas été prises en compte en 1981, lorsque la conception des tours Champlain Sud a été achevée.

La corrosion potentielle des colonnes, des barres d’armature ou du béton armé du bâtiment est-elle susceptible d’être examinée de près ?

Cent pour cent. Il s’agit d’un ancien bâtiment en béton avec une exposition au sel de mer et ce qui ressemble à beaucoup d’inondations. Trop de corrosion résultante finira par faire tomber un bâtiment. Mais vous vous demandez toujours : « Pourquoi maintenant ? Pourquoi aujourd’hui ? La corrosion est un processus long et lent. Bien sûr, il arrive un jour où il est allé trop loin. Mais on se demande : « Y a-t-il un autre facteur déclenchant ?

Quelle sera probablement l’importance des activités de sauvetage, de récupération et d’autres activités de suivi sur ce site ?

Ce niveau de débris lui-même serait un problème majeur de plusieurs mois s’il n’y avait pas aussi la tragédie humaine impliquée. Il s’agit donc d’un projet considérablement complexe, même sans essayer de comprendre l’échec, en essayant simplement de revenir à la case départ.

Alors que le parc immobilier américain continue de vieillir, pourrions-nous assister à une augmentation du nombre et de la gravité d’événements tels que l’effondrement du bâtiment Surfside ?

Nous ne pouvons ignorer notre infrastructure et nous devons y investir. Les experts nous le disent depuis 40 ans. Un pont majeur entre Memphis, Tenn., et Arkansas sur l’Interstate 40 a dû être fermé le mois dernier après qu’une énorme fracture a été découverte dans une poutre. Ces exemples vont continuer à venir plus fréquemment. Ils ne seront pas tous dus au fait que nous ignorons notre infrastructure, mais beaucoup le seront. Et le changement climatique n’aide pas. Notre infrastructure est en grande partie en place et déjà développée, et nous devons continuer à investir dans ce développement.

Nous sommes également en territoire inconnu dans une certaine mesure en termes de demandes sur les bâtiments auxquelles nous ne nous attendions pas, qu’il s’agisse d’une demande induite par le changement climatique avec des inondations une fois par an alors que nous n’aurions pas prévu d’inondations ou plus fréquentes des tempêtes de vent à plus grande vitesse se produisent. Les bâtiments « vivent » dans l’environnement dans lequel nous vivons. Nous les concevons pour cet environnement.

Mais qu’allez-vous faire d’une région qui n’a jamais eu de fortes charges de neige auparavant, et tout à coup, un hiver, il y a une tempête dans le sud comme celle que vous auriez normalement à Boston ? Nous concevons des toits sur la base de records historiques de neige, mais ces événements rares ne sont plus si rares. Nous avons de plus gros ouragans. Nous avons des vagues de chaleur plus longues. C’est un défi pour nous, en tant qu’ingénieurs en structure, de suivre ces demandes changeantes.

En fin de compte, la gravité est toujours la gravité. Nous pouvons être beaucoup plus précis de nos jours dans la compréhension des forces de base sur un bâtiment. Et nous pouvons retracer ce qui se passe après que quelque chose commence à échouer beaucoup plus précisément maintenant que nous ne le pouvions au cours des décennies passées. Mais nous devons avoir de bonnes estimations des demandes.

Quels types d’événements et d’échecs passés ont conduit à des changements dans la conception des bâtiments à l’ère moderne ?

Beaucoup d’entre eux ont été des tremblements de terre. Le tremblement de terre de Northridge en 1994 [in California] a beaucoup changé la façon dont nous concevons les bâtiments dans les zones sujettes aux tremblements de terre aux États-Unis et dans le monde. En 1968 à [England], l’explosion d’un poêle à gaz d’un résident a détruit 22 étages d’un immeuble appelé Ronan Point, tuant quatre personnes. Cet événement a marqué le début d’une attention croissante sur les préoccupations concernant les effondrements de bâtiments. En 2017, l’incendie de la Grenfell Tower à Londres s’est propagé à la façade du bâtiment, puis à l’ensemble du bâtiment. Cela a un impact important sur ce qui devrait être autorisé dans la conception des façades. Et c’est pourquoi il y a un tel intérêt, je pense, pour cet échec particulier à Surfside, en Floride, parce que nous ne le comprenons pas encore.

Comment les enquêtes sur l’effondrement d’un grand bâtiment comme celui-ci sont-elles menées ?

Les enquêteurs rassembleront tous les calculs et dessins de la conception originale. Ils peuvent ensuite essayer de comparer ceux-ci avec les enregistrements de la construction finale, ainsi que les changements qui ont pu se produire en cours de route. Ensuite, ils évalueront l’état réel du bâtiment au moment de l’effondrement. Cela peut impliquer de prélever des échantillons de débris de construction et d’effectuer des tests pour déterminer la résistance avant effondrement du béton et des barres d’armature. Il y a eu beaucoup de spéculations sur l’état des colonnes à la base du bâtiment Champlain Towers South, donc dans ce cas, ils feront tout leur possible pour essayer de comprendre cet état initial, ainsi que la quantité de corrosion et dégradation. Les enquêteurs exécuteront alors probablement une simulation informatique moderne sur le bâtiment pour voir dans quelle mesure il résiste aux exigences imposées par les codes en place au moment de la conception. Mais plus important encore, ils vérifieront le bâtiment par rapport aux codes en vigueur afin de savoir à quelles performances nous nous attendons aujourd’hui. Cela donnera une première idée de si le bâtiment, lorsqu’il est vu dans un objectif moderne, avait un défaut de conception imprévu ou critique qui a contribué à le mettre au bord de l’échec. Après cela, ils travailleront sur des scénarios basés sur toutes les informations qu’ils collectent pour proposer des scénarios plausibles qu’ils pensent être cohérents avec l’échec. Ils simuleront, testeront et comprendront si ces scénarios sont probables.

Certaines villes se dirigent-elles vers un environnement bâti comme celui décrit dans Kim Stanley Robinson New-York 2140? Ce roman de science-fiction décrit un Manhattan post-catastrophe climatique, NY, où les résidents vivent dans des gratte-ciel avec des fondations fortement imperméabilisées et se déplacent en motomarine dans une grille de rues constamment inondée.

Le niveau d’adaptation qu’il suggère est essentiellement que nous pouvons conserver toute notre infrastructure de bâtiment et simplement en protéger le fond par magie avec une extension des technologies actuelles pour réparer le béton qui est soudainement exposé à de l’eau salée persistante. C’est probablement irréaliste. Une grande partie de notre infrastructure est souterraine. Les infrastructures souterraines qui deviennent des infrastructures sous-marines sont inutilisables. Les gens ne vivront pas dans un immeuble sans électricité, eau et égouts.

Une énorme quantité d’adaptation des bâtiments et des infrastructures va se produire au cours de la vie des ingénieurs en structure d’aujourd’hui. Au moins certaines zones riches vont être inondées puis déplacées parce qu’elles ont le capital pour le faire. La question est de savoir comment nous allons gérer l’iniquité des mouvements de masse à partir de nos centres de population, qui contiennent déjà d’énormes inégalités.