Livres à lire : Pourquoi les bâtiments s’effondrent

Les personnes qui effectuent de longs trajets proposent généralement des astuces pour rester concentrées et alertes et éviter la tendance dangereuse à se déconnecter pendant le trajet. Une astuce que j’avais l’habitude d’utiliser consistait à garder une trace mentale des différents projets de construction que je passais en allant au travail, en remarquant quels piliers d’un nouveau viaduc autoroutier étaient en voie d’achèvement, ou en regardant les métallos assembler les endosquelettes complexes des barres d’armature d’un nouveau tronçon de chaussée.

Un projet que j’adorais regarder dans les années 80 était un nouveau gratte-ciel juste à côté de l’autoroute, ce qui m’a fasciné à cause de la méthode de construction. Plutôt que d’assembler une charpente en acier, de disposer un platelage et de recouvrir chaque étage de béton, les ouvriers semblaient fabriquer chaque étage au niveau du sol, puis les soulever sur les colonnes verticales en acier. J’étais fasciné par cela car chaque fois que je passais devant, les étages étaient dans une position différente, s’étalant verticalement au fur et à mesure que le bâtiment grandissait.

Et puis un jour, il n’y en avait plus. Là où il y avait eu des colonnes s’étendant sur neuf étages dans le ciel de la ville avec des dalles de béton alignées prêtes à être soulevées dans leurs positions finales, il n’y avait qu’un énorme trou dans le sol d’où s’élevait un horrible nuage gris de poussière de béton. C’était le 23 avril 1987, et ce qui allait autrefois être un immeuble d’appartements de luxe appelé L’Ambience Plaza à Bridgeport, dans le Connecticut, était enfoncé dans le sol, ensevelant les corps de 28 ouvriers du bâtiment.

Château de cartes

L’effondrement de L’Ambience Plaza n’est qu’une des nombreuses études de cas contenues dans « Why Buildings Fall Down », un livre que Matthys Levy et Mario Salvadori ont écrit en 1992. Je suis tombé sur le livre peu de temps après sa sortie, et j’ai été immédiatement attiré par cela à cause de mon lien avec l’effondrement de L’Ambience Plaza; le travail vers lequel je faisais la navette ce jour-là était en fait celui de technicien médical d’urgence pour une entreprise d’ambulance dans une ville voisine, donc beaucoup de mes amis étaient dans ce trou essayant de sauver des ouvriers de la construction alors que je passais, et je suis allé en fait à la scène plus tard dans la journée pour offrir mes services. Au moment où j’ai lu ce livre, j’étais déjà sorti du secteur EMS et beaucoup plus intéressé par les aspects techniques de ce qui s’est passé ce jour-là, et ce livre a fourni une étude de cas détaillée sur L’Ambience Plaza qui a satisfait ma curiosité sur ce qui s’est passé. ce jour-là, ainsi que plus d’une douzaine d’autres défaillances structurelles, dont la plupart ont également entraîné au moins quelques pertes de vie.

Chaque étude de cas dans le livre est accompagnée de schémas simples mais excellents de Kevin Woest qui permettent de comprendre facilement la cause première de chaque échec. Pour L’Ambience Plaza, il a été constaté que les tiges de vérin filetées traversaient des fentes dans les cadres de levage en acier plutôt que des trous, ce qui les aurait empêchées de glisser et de déclencher l’effondrement progressif qui a détruit le bâtiment. Les diagrammes rendent cela assez clair, et il est facile de voir pourquoi le mécanisme a été construit comme il l’était ; faire passer une tige filetée de 1-1/4″ à travers un trou est beaucoup plus difficile à accomplir sur un chantier que de glisser l’écrou de levage dans une fente. Mais il est également facile de voir comment cet écrou pourrait glisser hors de la fente et causer beaucoup de problèmes au cours du processus.

Détail du mécanisme de la dalle élévatrice de L’Ambience Plaza. Les écrous de levage s’insèrent dans les fentes de la tête de levage et glissent sous la charge. Source : Rapport du Bureau national des normes

Rouille, eau, vent et erreur humaine

La corrosion et la fatigue du métal sont également bien représentées dans le livre, depuis les multiples crashs d’avions de ligne Comet au début de l’ère des avions à réaction grâce à la concentration de contraintes aux coins des fenêtres carrées de l’avion jusqu’à l’effondrement en 1980 du pont de la rivière Mianus dans le Connecticut – mon état d’origine se présente plutôt mal dans le livre, avec un total de trois échecs présentés – en partie grâce à l’accumulation de rouille dans l’assemblage de suspension du pont à travée suspendue. Il y a aussi une section consacrée aux problèmes particuliers qui résultent de la gestion de Mère Nature, y compris l’effondrement du pont Scoharie Creek sur le New York Thruway en 1987 – ce n’était pas une bonne décennie pour les ingénieurs en structure – grâce au décapage des matériaux sous le piles du pont grâce à la crue du ruisseau. Et quel livre sur les défaillances structurelles serait complet sans une discussion sur « Galloping Gertie », le célèbre pont suspendu flexible sur le Tacoma Narrows qui a subi un démontage rapide et imprévu peu de temps après son ouverture en 1940 grâce au vent et à la résonance ?

Cependant, toutes les défaillances structurelles du livre n’ont pas des racines d’ingénierie classique. Parfois, il y a un aspect d’ingénierie sociale, comme ce fut le cas avec l’effondrement de la passerelle du Hyatt Regency en 1980 à Kansas City, qui a été le pire échec structurel de l’histoire des États-Unis en termes de vies perdues avant le 11 septembre. Cet effondrement, qui a tué 114 personnes et blessé plus de 200 autres, impliquait un ensemble de passerelles suspendues à travers un atrium reliant deux blocs de l’hôtel luxueux, qui étaient suspendus au plafond par de solides tiges filetées. Le problème était que la conception originale s’est avérée difficile à fabriquer sur le chantier de construction, de sorte que l’entrepreneur a suggéré une modification de la conception. Malheureusement, l’ingénieur d’origine a approuvé le changement sans vraiment y réfléchir ; le changement qui en a résulté dans la répartition des charges des passerelles a finalement déchiré la structure. Celui-là me fait particulièrement peur; combien d’autres ingénieurs ont approuvé un changement apparemment anodin sans effectuer au moins quelques calculs ?

Vous ne savez pas jusqu’à ce que vous sachiez

Je pense que ce qui me vient à l’esprit avec tous ces échecs, c’est à quel point l’ingénierie structurelle peut parfois couper près du bord, en particulier lorsque vous essayez de créer quelque chose d’innovant et de beau. Jetez suffisamment d’acier et de béton sur une structure et il y a de fortes chances que vous obteniez quelque chose qui puisse résister à l’épreuve du temps. Mais si vous essayez de repousser les limites et de construire quelque chose de léger et aéré plutôt que brutalement utilitaire, le problème d’ingénierie devient un peu plus difficile. Trouver les bons endroits pour placer les éléments structuraux pour supporter les charges prévues sans interférer avec la conception esthétique devient un plus grand défi, et parfois les ingénieurs ne réussissent tout simplement pas. Et c’est un peu effrayant, puisque nous sommes tous constamment dans, sur ou à proximité de structures qui peuvent repousser cette enveloppe structurelle.

Bien sûr, la plupart des structures résistent à l’épreuve du temps et les défaillances catastrophiques sont rares. Mais il y en a eu suffisamment pour rendre possible un livre comme « Why Buildings Fall Down », et cela vaut vraiment la peine d’être lu si vous êtes intéressé à savoir à quoi peut ressembler le pire cauchemar d’un ingénieur. Et pour moi, le livre a en fait mis fin à ce que j’ai vu ce jour-là, et à toutes les questions d’ingénierie qui me sont venues à l’esprit à cause de cela.