Acapulco a été construite pour résister aux tremblements de terre, mais pas aux vents destructeurs de l'ouragan Otis : comment les codes du bâtiment ont échoué dans cette ville balnéaire

Acapulco n'était pas préparée lorsque l'ouragan Otis s'est produit en octobre, une puissante tempête de catégorie 5.25, 2023.Le court préavis que le la tempête s'est rapidement intensifiée au-dessus de l’océan Pacifique n’était pas le seul problème : les bâtiments de la station balnéaire mexicaine n’étaient pas conçus pour résister à des vents proches des 265 km/h d’Otis.

Alors que les gratte-ciel d’Acapulco en bord de mer ont été construits pour résister les puissants tremblements de terre de la région, ils avaient une faiblesse.

Étant donné que de puissants ouragans sont rare à Acapulco, le Mexique les codes du bâtiment n'exigeaient pas que leurs matériaux extérieurs soient capables de résister aux vents extrêmes.En fait, ces matériaux étaient souvent légers pour répondre aux normes de construction sismiques.

Les vents puissants d’Otis ont arraché le revêtement extérieur et brisé les fenêtres, exposant les chambres et les bureaux au vent et à la pluie.La tempête a coûté des dizaines de vies et causé des milliards de dollars de dégâts.

J'ai travaillé sur des stratégies d'ingénierie pour améliorer la résilience aux catastrophes pendant plus de trois décennies et j'ai récemment écrit un livre : «Les bénédictions du désastre», sur les risques que prennent les humains face aux risques de catastrophe et sur la manière d’accroître leur résilience.Otis a fourni un exemple frappant d'un tel pari qui existe lorsque les codes du bâtiment s'appuient sur les probabilités que certains dangers se produisent sur la base de l'histoire enregistrée, plutôt que de considérer les graves conséquences des tempêtes qui peuvent dévaster des villes entières.

Le défaut fatal des codes du bâtiment

Les codes du bâtiment prévoient généralement «cartes « probabilistes » qui spécifient les vitesses du vent que les ingénieurs doivent prendre en compte lors de la conception des bâtiments.

Le problème de cette approche réside dans le fait que les « probabilités » sont simplement les chances que des événements extrêmes d’une certaine ampleur se produisent dans le futur, principalement calculées sur la base d’événements passés.Certains modèles peuvent inclure des considérations supplémentaires, mais celles-ci restent généralement ancrées dans l’expérience connue.

Tout cela est de la bonne science.Personne ne conteste cela.Il permet aux ingénieurs de concevoir des structures conformément à un consensus sur ce qui est jugé acceptable. périodes de retour pour divers dangers, faisant référence à la probabilité que ces catastrophes se produisent.Les périodes de retour constituent une évaluation quelque peu arbitraire de ce qui constitue un équilibre raisonnable entre la minimisation des risques et le maintien de coûts de construction raisonnables.

Cependant, cartes probabilistes ne capturent que les probabilités que le danger se produise.UN carte probabiliste pourrait spécifier une vitesse de vent à prendre en compte pour la conception, indépendamment du fait qu'il s'agisse d'une petite ville avec quelques hôtels ou d'une mégapole avec des gratte-ciel et une infrastructure urbaine complexe.En d’autres termes, les cartes probabilistes ne prennent pas en compte les conséquences lorsqu’un danger extrême dépasse la valeur spécifiée et que « l’enfer se déchaîne ».

Comment les probabilités ont exposé Acapulco

Selon le code du bâtiment mexicain, les hôtels, condos et autres immeubles commerciaux et de bureaux à Acapulco doivent être conçu pour résister aux vents de 88 mph, correspondant au vent le plus fort susceptible de s'y produire en moyenne une fois tous les 50 ans.C’est une tempête de catégorie 1.

Une période de retour de 200 ans pour le vent est utilisée pour les installations essentielles, telles que les bâtiments hospitaliers et scolaires, correspondant à des vents de 118 mph.Mais sur la durée de vie d’un bâtiment, disons 50 ans, cela laisse encore 22 % de chances que des vents dépassant 190 km/h se produisent (oui, le monde des statistiques est aussi sournois).

Les cartes de probabilité de vent pour les deux périodes de retour montrent qu'Acapulco connaît des vitesses de vent moyennes inférieures à celles d'une grande partie des 400 milles de la côte mexicaine au nord de la ville.Pourtant, Acapulco est une ville majeure, avec une population métropolitaine de plus d'un million d'habitants.Il a aussi plus de 50 bâtiments plus de 20 étages, selon SkyscraperPage, une base de données de gratte-ciel, et c'est la seule ville avec des bâtiments aussi hauts le long de cette partie de la côte Pacifique.

Dans ce cas, la conception pour une période de retour de 50 ans est discutable, car elle implique une probabilité proche de 100 % de rencontrer des vents dépassant cette valeur de conception pour un bâtiment ayant une durée de vie de 50 ans ou plus.

La Floride est confrontée à des défis similaires

Les lacunes des cartes probabilistes précisant la vitesse du vent ont également été observées aux États-Unis.Par exemple, les nouveaux bâtiments le long de la majeure partie de la côte de Floride doivent pouvoir résister à des vents de 140 mph ou plus, mais il y a quelques exceptions.L'une est la région de Big Bend où L'ouragan Idalia a touché terre en 2023.Sa vitesse de vent nominale est plutôt d’environ 120 mph.

UN Mise à jour 2023 du Florida Building Code a augmenté la vitesse minimale du vent à environ 140 mph à Mexico Beach, la ville de Panhandle qui était dévasté par l'ouragan Michael en 2018.L’exception Big Bend pourrait être la prochaine à être éliminée.

Faiblesse de conception sismique à Acapulco

Ce qui sauve Acapulco, c'est qu'elle est située dans l'un des Les zones à risque sismique les plus actives du Mexique – par exemple, un un séisme de magnitude 7 a frappé à proximité en 2021.En conséquence, les systèmes structurels résistant aux charges latérales des bâtiments de grande hauteur sont conçus pour résister aux forces sismiques qui sont généralement supérieures aux forces des ouragans.

Cependant, un inconvénient est que plus la masse d'un bâtiment est importante, plus les forces sismiques sont importantes le bâtiment doit être conçu pour résister.Par conséquent, des matériaux légers ont été généralement utilisés pour le revêtement – ​​la surface extérieure du bâtiment qui le protège des intempéries – car cela se traduit par des forces sismiques plus faibles.Ce revêtement léger n’a pas résisté aux vents violents des ouragans.

Si le revêtement n’avait pas cédé, toutes les forces du vent auraient été transférées au système structurel et les bâtiments auraient survécu avec peu ou pas de dommages.

Une « bonne approche technique » des risques

Un meilleur code du bâtiment pourrait aller au-delà des cartes probabilistes « de bonne science » et adopter un «bonne approche d'ingénierie» en faisant le point sur les conséquences des événements extrêmes qui se produisent, et pas seulement sur les probabilités qu’ils se produisent.

En Floride, le coût supplémentaire de conception pour des vitesses de vent de 140 mph au lieu de 120 mph est marginal par rapport au coût total de construction, étant donné qu'un revêtement capable de résister à plus de 140 mph est déjà utilisé dans presque tout l'État.À Acapulco, où la colonne vertébrale des bâtiments est déjà capable de résister à des forces sismiques bien plus importantes que celles des ouragans, la conception d'un revêtement capable de résister à des forces plus fortes au niveau des ouragans représentera probablement un pourcentage encore plus faible du coût total du projet.

Un jour, nous espérons que la manière dont les codes de conception traitent les événements extrêmes tels que les ouragans, et pas seulement au Mexique, évoluera pour tenir compte plus largement des risques à l’échelle urbaine.Malheureusement, comme je l'explique dans "Les bénédictions du désastre», nous assisterons à davantage de catastrophes extrêmes avant que la société ne devienne réellement résiliente aux catastrophes.