Les vidéos amateurs qui circulent suite au séisme de magnitude 7,1 qui a dévasté Mexico mardi sont macabres. Certaines montrent des immeubles de grande hauteur osciller. D'autres montrent des bâtiments bas et trapus s'effondrer soudainement. Des vestiges de murs de briques jonchent les trottoirs, formant des amas de décombres.
Au fil des décennies, les sismologues et les ingénieurs en structure ont acquis une connaissance approfondie des raisons pour lesquelles certains bâtiments s'effondrent tandis que d'autres restent debout lors d'un séisme. Une partie de la réponse réside dans la construction : les bâtiments en béton insuffisamment armés peuvent devenir extrêmement fragiles sous l'effet des secousses, provoquant l'éclatement du béton des colonnes juste avant un effondrement catastrophique.
Mais la survie ou l'effondrement des bâtiments dépendent des aléas de la géologie, de la géographie et de la physique.
Lors du séisme de mardi au Mexique, les premiers rapports indiquent que les bâtiments de faible hauteur étaient particulièrement vulnérables à l'effondrement, notamment les structures anciennes qui avaient résisté au tremblement de terre de magnitude 8 de 1985, qui avait fait environ 10 000 victimes. Par ailleurs, contrairement au séisme de 1985, les immeubles les plus hauts de Mexico semblent avoir mieux résisté à la dernière secousse.
Les experts en sismologie et en ingénierie expliquent que, comme la catastrophe de mardi a frappé beaucoup plus près de la capitale mexicaine (à 130 kilomètres contre 400 kilomètres lors du séisme de 1985), les bâtiments plus bas étaient beaucoup plus vulnérables qu'ils ne l'étaient lors du tremblement de terre survenu il y a une génération.
Ces rapports illustrent un fait de sismologie : les bâtiments de faible hauteur sont particulièrement vulnérables lors de séismes importants survenant à proximité. Ils peuvent en réalité éviter des dommages majeurs s’ils sont situés plus loin de l’épicentre des mégaséismes.
Les immeubles de grande hauteur, quant à eux, sont particulièrement menacés par les mégaséismes, même si les secousses se produisent à une distance considérable.
Les experts affirment que les leçons sont claires pour la Californie et soulignent un avertissement inquiétant : ce n’est pas parce que votre maison ou votre lieu de travail a survécu à un tremblement de terre précédent qu’il résistera au prochain.
« UN FAUX SENTIMENT DE SÉCURITÉ »
Le fait qu'un bâtiment ait résisté à un séisme ne signifie pas qu'il est sûr
« J’entends souvent dire : “On a survécu au tremblement de terre de Northridge en 1994. On est sains et saufs.” C’est un faux sentiment de sécurité », explique Kit Miyamoto, membre de la Commission californienne de sécurité sismique et PDG de Miyamoto International, une société internationale d’ingénierie des structures. « Ce tremblement de terre l’a prouvé : bien résister à un séisme ne signifie pas qu’on résistera au suivant, car chaque séisme est différent et chaque bâtiment réagit différemment. »
À certains égards, Los Angeles n'a pas encore connu ce qu'a enduré Mexico.
Malgré plusieurs séismes dévastateurs — en 1933 à Long Beach, en 1971 à Sylmar et en 1994 à Northridge — de nombreux bâtiments vulnérables construits lors de l'expansion rapide du sud de la Californie au XXe siècle n'ont tout simplement pas eu à subir les fortes secousses que les scientifiques savent pouvoir provoquer lors d'un tremblement de terre.
Le dernier séisme de magnitude 7,8 à avoir frappé le sud de la Californie remonte à 1857, bien avant l'ère moderne de Los Angeles.
« Nous sommes beaucoup plus proches de la faille de San Andreas que Mexico ne l'est de sa zone de subduction [la région la plus proche de la capitale capable de produire des séismes de magnitude 8] », a déclaré la sismologue Lucy Jones.
Préparez-vous à un séisme majeur. Que faire avant et pendant un tremblement de terre important ?
À son point le plus proche, la faille de San Andreas se situe à seulement 48 kilomètres du centre-ville de Los Angeles. Cette proximité signifie que les plus hauts gratte-ciel de la deuxième plus grande ville du pays pourraient être extrêmement vulnérables lors d'un mégaséisme.
Une simulation de l'US Geological Survey coécrite par Jones et publiée en 2008 indiquait qu'il était plausible que cinq immeubles de grande hauteur en acier situés dans le sud de la Californie — que ce soit dans le centre-ville de Los Angeles, dans le comté d'Orange ou à San Bernardino — puissent s'effondrer si un séisme de magnitude 7,8 frappait la faille de San Andreas.
La Californie pourrait être frappée par un méga-séisme de magnitude 8,2, et ce serait catastrophique
Après le séisme de Northridge en 1994, un défaut a été découvert dans un type courant de bâtiment en acier, révélant comment la structure peut se rompre lors d'un tremblement de terre. Los Angeles et la quasi-totalité des autres villes de Californie n'ont pas adopté de lois imposant des travaux de rénovation pour corriger ce défaut de conception (Santa Monica faisant exception).
« Nous ne savons pas vraiment ce qui va arriver à ces très hauts immeubles. Nous ne les avons jamais soumis à un séisme de grande ampleur », a déclaré Jones.
À l'inverse, Mexico est si éloignée d'une zone sismique susceptible de provoquer des séismes de magnitude 8 que ses immeubles les plus hauts sont relativement sûrs, a déclaré Jones. Lors du tremblement de terre de 1985 dans ce pays, les bâtiments de cinq à vingt étages ont subi d'importants dégâts, a-t-il précisé, tandis que les bâtiments plus bas ont généralement mieux résisté.
Les bâtiments les plus bas du centre-ville de Los Angeles n'ont pas non plus été testés lors de secousses extrêmes, a déclaré Jones. Jamais dans l'histoire moderne le centre-ville de Los Angeles n'a subi de secousses aussi intenses que celles qu'a connues la vallée de San Fernando lors du tremblement de terre de Northridge en 1994.
« Un séisme comme celui de Northridge est ce qu'il y a de plus dévastateur pour les petits bâtiments, comme une maison individuelle ou un petit immeuble d'appartements », a déclaré Jones. Mais si des villes comme Northridge et Chatsworth ont subi des secousses proches du pire scénario, des endroits un peu plus éloignés, comme Pasadena, Hollywood et le centre-ville de Los Angeles, ont été épargnés.
« Même Santa Monica » n'a pas été touchée, a-t-elle déclaré, malgré l'ampleur des dégâts subis par cette ville côtière lors du séisme de 1994, a ajouté Jones. « La vétusté des bâtiments explique l'importance des dégâts. »
UNE QUESTION DE GÉOLOGIE ET DE PHYSIQUE
Pourquoi les petits et les grands bâtiments peuvent réagir différemment lors d'un même séisme
Le fait que des bâtiments plus bas et plus hauts puissent réagir différemment lors d'un même tremblement de terre est une question de géologie et de physique — un peu comme un verre à vin qui peut résister à certaines notes de musique, mais dont la note appropriée peut le briser.
Les mégaséismes, comme celui de magnitude 8 qui a frappé le Mexique en 1985, sont provoqués par des failles extrêmement longues et produisent des vibrations graves et profondes qui peuvent se propager sur de vastes distances – imaginez les basses d'une rave party lointaine. Ils engendrent également une sensation de roulis, comparable à celle que l'on ressent sur un bateau. Les objets longs, tels que les immeubles de grande hauteur, sont particulièrement vulnérables à ce type de mouvement de roulis et de vibration.
Pire encore, Mexico est construite sur un ancien lit de lac aux sols meubles qui amplifient les secousses sismiques par un facteur 100, a expliqué Jones. Ce lit de lac posséderait une fréquence de résonance naturelle qui rendrait les immeubles de cinq à vingt étages particulièrement vulnérables ; c’est pourquoi ces bâtiments ont subi les dégâts les plus importants lors du séisme de 1985, a-t-il ajouté.
Un phénomène similaire s'est produit lors du tremblement de terre de magnitude 7,8 au Népal en 2015, au cours duquel Katmandou, qui se trouve également sur un ancien lit de lac, a vu ses bâtiments de grande hauteur endommagés tandis que ses structures plus basses ont beaucoup mieux résisté, a déclaré Miyamoto.
En revanche, les bâtiments bas sont particulièrement vulnérables lorsqu'ils se trouvent à proximité de l'épicentre ; les secousses peuvent alors être décrites comme saccadées ou accompagnées de mouvements brusques et intenses de haut en bas ou de gauche à droite. Toutefois, ces secousses à haute fréquence ne sont ressenties qu'à proximité immédiate de l'épicentre.
Le séisme de 1985 s'étant produit à 400 kilomètres de Mexico, les secousses à haute fréquence s'étaient atténuées avant d'atteindre la capitale. De ce fait, les bâtiments bas ont échappé aux dégâts majeurs et ont pu résister jusqu'à un séisme plus proche, comme celui de mardi.
Comment différents séismes affecteraient Los Angeles.
Un séisme de magnitude 7 à Hollywood endommagerait des bâtiments différents de ceux d'un séisme de magnitude 8 sur la faille de San Andreas
Dans la région de Los Angeles, un séisme de magnitude 7 sur une faille urbaine traversant la zone métropolitaine – comme les failles de Newport-Inglewood, de Whittier ou de Sierra Madre – mettrait à rude épreuve les bâtiments de faible hauteur comme aucun autre séisme de l'ère moderne, a déclaré Jones. En revanche, un séisme de magnitude 8 sur la faille de San Andreas épargnerait probablement les maisons individuelles situées plus loin de la faille, notamment dans le bassin de Los Angeles. Cependant, ce même mégaséisme pourrait entraîner l'effondrement d'immeubles de grande hauteur à des distances relativement importantes de la faille, a précisé Jones.
Los Angeles possède un avantage sur Mexico en matière de risque sismique : bien que le bassin de Los Angeles soit également composé de sols meubles qui amplifient les secousses d’un tremblement de terre, il ne le fait que d’un facteur 5, contre un facteur 100 pour Mexico, a déclaré Jones.
UN RISQUE CONCRET
Pourquoi les bâtiments en béton fragile s'effondrent-ils ?
Selon Miyamoto, les types de bâtiments qui se sont effondrés à Mexico correspondent à ce que les ingénieurs en structure prévoient : des constructions en briques ainsi que des bâtiments en béton fragile, notamment ceux dont le rez-de-chaussée est faible. Les photos de nombreuses structures effondrées montrent qu'elles sont en béton fragile, a-t-il précisé.
Une vidéo amateur spectaculaire, largement diffusée sur les réseaux sociaux et retransmise sur Telemundo et NBC, montre un immeuble en béton de cinq étages qui vacille initialement sous l'effet du séisme. Cependant, les colonnes du rez-de-chaussée, qui soutiennent le bâtiment, semblent fragilisées, et des morceaux de béton commencent à se détacher de leurs bords, compromettant ainsi la solidité de la structure.
Ici, il y a un bâtiment qui s'effondre dans la Colonia Roma. pic.twitter.com/rAYKX0lJjm
– REFORMACOM (@Reforma) 19 septembre 2017
Quelques instants plus tard, les colonnes de béton semblent se plier comme un genou. L'immeuble s'effondre soudainement et l'on voit les étages supérieurs s'enfoncer dans un nuage de poussière tandis que les spectateurs prennent la fuite.
« ¡Dios mío! ¡Dios mío! » s’écrie une femme. « Mon Dieu ! Mon Dieu ! »
Miyamoto a déclaré que cet effondrement est un exemple typique de ce à quoi les ingénieurs s'attendraient d'un bâtiment en béton fragile, où le défaut d'utiliser suffisamment d'armatures en acier dans les colonnes permet au béton d'éclater vers l'extérieur lors d'un tremblement de terre, provoquant une désintégration de la colonne et l'effondrement du bâtiment.
Ce défaut de conception est courant dans les bâtiments anciens du monde entier, y compris aux États-Unis.
Ce défaut a attiré l'attention après que le tremblement de terre de Sylmar en 1971 a provoqué l'effondrement du centre médical Olive View, récemment construit.
Plusieurs autres structures en béton se sont effondrées lors de ce tremblement de terre, qui a fait 52 morts.
Des bâtiments en béton fragile se sont également effondrés lors du tremblement de terre de Northridge en 1994, notamment un grand magasin Bullock's et un cabinet médical Kaiser Permanente.
La destruction de deux de ces bâtiments en béton fragile lors d'un tremblement de terre en Nouvelle-Zélande en 2011 a causé la mort de 133 personnes.
On estime à 1 500 le nombre de bâtiments en béton fragile à Los Angeles. Suite à un article du Los Angeles Times paru en 2013 sur ce problème, les élus de Los Angeles ont décidé en 2015 d' obliger les propriétaires à rénover ces bâtiments, fixant un délai de 25 ans pour leur renforcement après réception d'une injonction d'évaluation sismique. Seule Santa Monica, en Californie, impose une telle mesure.
Miyamoto a déclaré que Los Angeles devrait accélérer le calendrier de rénovation de ses bâtiments en béton.
« Nous devons aller plus vite », a-t-il dit. « Le tremblement de terre ne nous attendra pas. »
