Avec peu de tours Champlain restantes, comment trouverons-nous des réponses ?

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Peu de temps après l’effondrement des tours Champlain à Surfside, en Floride, la chasse aux réponses a commencé. Dans un mouvement rare, le Institut national des normes et de la technologie (NIST) a annoncé qu’il prendrait la tête de ce qui promet d’être un long processus d’enquête sur l’événement qui a eu lieu, au décompte actuel, 64 vies. L’implication du NIST, qui a également mené l’enquête à la suite du 11 septembre, pourrait signaler des changements à venir dans les codes du bâtiment des États-Unis.

L’effondrement n’était pas le produit d’un tremblement de terre ou d’une autre catastrophe naturelle. Bien que de nombreuses idées aient été émises pour expliquer l’événement, il pourrait s’écouler beaucoup de temps avant que nous obtenions des réponses solides. Le comprendre n’est pas facilité par le fait que la grande majorité des restes de la structure ne sont que des décombres à ce stade. Pourtant, les enquêteurs ont des moyens de déterminer les facteurs qui ont conduit à cette catastrophe massive et tragique, même si les indices ont été réduits en petits morceaux.

Le NIST a refusé de s’exprimer sur la question à ce stade, alors Ars a contacté des chercheurs sur le terrain pour avoir une idée de la façon dont ces types d’enquêtes sont menés.

Certains ont émis l’idée qu’une faille dans le construction ou conception originale causé l’effondrement de la structure vieille de 40 ans. D’autres ont suggéré que eau salée aurait pu éroder des parties de la structure. D’autres encore ont suggéré que la construction sur un immeuble voisin, ou alors tassement différentiel du terrain sous-jacent, pourraient être des facteurs. Selon Ben Schafer, professeur au département d’ingénierie civile et système de Johns Hopkins, il est logique de commencer avec un large éventail de possibilités – il pourrait aussi y en avoir d’autres, mais il est difficile de spéculer pour le moment. Il pourrait également y avoir plus d’une cause, a-t-il déclaré. « C’est plus qu’une possibilité, c’est très probable », a-t-il déclaré à Ars.

Où commencer?

Pour commencer, l’équipe tentera d’avoir une idée de ce à quoi ressemblait l’immeuble en copropriété de 136 unités avant l’effondrement, à la fois à travers la paperasse et les vestiges de l’immeuble. Selon Julio Ramírez, professeur de L’école de génie civil de l’Université Purdue – qui a participé à de nombreuses enquêtes dans des cas où un tremblement de terre a détruit un bâtiment – le NIST examinera probablement les dessins structurels originaux et les dessins conformes à l’exécution.

Le premier document représente comment la structure, composée principalement de béton renforcé de barres d’armature en métal, devait être construite, et le dernier représente comment tout cela est sorti. Ces documents, ainsi que les codes du bâtiment datant de l’époque où la tour a été construite, peuvent aider à identifier une cause, à établir quel était l’état du bâtiment avant la catastrophe et à suggérer les parties de la structure qui auraient pu subir le plus de stress.

« Avant même de commencer à penser à [assessing] tous ces scénarios, vous devez d’abord dire : « Eh bien, que pensons-nous vraiment être la condition de départ ? » a déclaré Schafer.

Le NIST peut également comparer la quantité brute de barres d’armature en béton et en métal – qu’il s’agisse de gravats ou d’un élément encore quelque peu intact – à un endroit avec la quantité de matériau qui, selon les plans, aurait dû être utilisée dans cette partie de la structure. Par example, certains ont soulevé une préoccupation qu’il semble y avoir moins d’armatures en acier que ce qui aurait été normal dans les années 1970 dans diverses parties de la structure.

Ramirez a également noté qu’à ce stade, les enquêteurs peuvent vérifier s’il y a eu de la corrosion due à l’eau salée pénétrant dans le béton et érodant les armatures en acier à l’intérieur.ce qui semble être le cas.

Sur place, l’équipe a également pu vérifier si un « tassement différentiel » s’était produit, ce qui signifie que différentes parties de la fondation s’enfonçaient à des rythmes différents. Pour déterminer si le tassement différentiel était un problème, il faudrait que la fondation soit exposée pour examen, soit intentionnellement, soit dans le cadre du dégagement du site. À moins que le NIST ne découvre des dommages aux fondations du bâtiment qui suggèrent qu’il vaut la peine d’enquêter davantage, ce n’est pas un scénario très probable, a déclaré Schafer, ajoutant: « Ce serait une surprise. »

La chasse à plus de preuves

L’équipe se rendra également probablement – et il semble qu’elle l’ait déjà fait – sur le site pour collecter des échantillons et observer. Selon Schafer, ils vont collecter du béton et de l’acier pour des tests ultérieurs afin de déterminer, au mieux de leurs capacités, l’état du bâtiment le jour de l’effondrement. Ramirez a déclaré à Ars que l’équipe pourrait également retirer de plus grandes sections du bâtiment pour un examen ultérieur. le BBC a déjà rapporté cette « [d]ebris est emmené dans un grand entrepôt pour être examiné.

Schafer a déclaré que le NIST parlera également probablement aux personnes qui ont vu l’effondrement et passera au peigne fin toutes les séquences vidéo qu’il pourra trouver. Il a noté que, lorsqu’on essaie de développer des scénarios plausibles, les images peuvent être utiles. Il ne peut pas dire avec certitude que le NIST utilisera des simulations informatiques pour tester ses théories sur l’effondrement, mais, si c’est le cas, les images peuvent aider à confirmer son exactitude.

En fonction de ses découvertes, le NIST peut également tenter de se renseigner sur les construction d’un immeuble d’habitation voisin au moment de l’effondrement. Il y a aussi beaucoup d’histoire à parcourir, comme l’identification de toutes les activités effectuées sur les fondations du bâtiment au cours de sa durée de vie, ainsi que l’examen de la manière dont la construction à proximité aurait pu stresser la structure. Mais, a noté Schafer, «[t]C’est certainement plus difficile à déceler.

Au total, il est difficile de dire jusqu’où le NIST ira dans l’enquête. Si sa première évaluation indique qu’il y avait, par exemple, des défauts de construction évidents et qu’il n’a fallu que 40 ans pour qu’ils se manifestent, l’organisation ne creusera peut-être pas beaucoup plus loin que cela, a déclaré Schafer.

Au laboratoire

Le NIST dispose d’un grand laboratoire bien équipé qui peut l’aider à examiner les échantillons qu’il a prélevés sur le site. Ramirez a déclaré qu’il est probable que l’équipe ait collecté à la fois les décombres et les rares morceaux de structure qui restent. « Cela leur permet d’évaluer s’il y avait une différence significative dans les propriétés des matériaux entre les deux sections », a-t-il déclaré à Ars.

Le NIST testera probablement les restes en utilisant des méthodes destructives et non destructives. L’équipe peut utiliser ces méthodes sur les matériaux collectés ou sur des matériaux proxy du même type. Les méthodes non destructives comprennent l’utilisation de tests radar ou d’écho d’impact ; lorsqu’ils sont utilisés sur de plus grandes portions de gravats – disons un morceau de béton avec les armatures toujours à l’intérieur – ceux-ci indiquent où se trouve la barre d’armature en acier dans l’échantillon et quelle en est la quantité.

Pour les essais destructifs, l’équipe pourrait finir par utiliser une machine uniaxiale, également appelée machine d’essai universelle– qui exerce une force sur un matériau de différentes manières pour tester sa résistance à la traction et à la compression, entre autres propriétés. Ce processus entraîne la rupture du noyau, afin qu’ils puissent dire à quel point il est durable. L’équipe prendra très probablement un noyau (généralement 3×6 pouces) d’un morceau de béton (en s’assurant qu’il n’y a pas de barres d’armature dans le noyau) pour les tests, a déclaré Ramirez.

Le béton n’est pas particulièrement homogène : il n’y a pas de dispersion uniforme de tous les morceaux de gravier, de pierre et de sable qu’il contient. En tant que tel, un noyau pourrait contenir un plus gros morceau d’agrégat à l’intérieur, a déclaré Ramirez. Cela pourrait avoir un impact sur le résultat des tests. De même, la résistance des échantillons prélevés sur le site pourrait être compromise en raison de la quantité de force impliquée dans l’effondrement du bâtiment. Habituellement, les enquêteurs prennent plusieurs cœurs et effectuent plusieurs tests, a-t-il déclaré, afin de s’assurer que ces différences s’équilibrent.

Aller de l’avant

En fonction du reste de ses travaux, le NIST peut choisir d’effectuer des simulations informatiques à l’aide de ses données et observations. Selon Ramirez, l’équipe pourrait finir par utiliser des programmes d’analyse structurelle, similaires à ceux qu’il utilise lors de la conception de quelque chose. Alternativement, l’équipe pourrait analyser ses découvertes et recréer l’effondrement avec des outils plus sophistiqués, comme Analyse des éléments finis. Ceci est plus couramment utilisé dans le domaine aérospatial et peut tenir compte de la géométrie complexe, des matériaux irréguliers, etc.

Un logiciel comme ABAQUS peut effectuer cette tâche, et il semble que le NIST ait, au moins dans le passé, l’a utilisé. À partir des découvertes précédentes et des images de l’effondrement de la tour, le groupe peut utiliser ces simulations pour tester ses idées. «Cela va prendre du temps, évidemment. Même avec la puissance des ordinateurs et ainsi de suite, vous pouvez imaginer à quel point cette tâche est laborieuse », a déclaré Ramirez.

Selon Schafer, pratiquement tous les grands effondrements de bâtiments au cours des 50 dernières années ont, dans une certaine mesure, conduit à des changements dans les codes du bâtiment des États-Unis. Il a dit qu’il serait choqué s’il n’y avait aucun changement dans ce cas, peut-être sur la façon dont nous prévenons la corrosion ou organisons les inspections des bâtiments. Mais, en ce moment, il est trop tôt pour spéculer.

« Le domaine est très déterminé à tirer les leçons des échecs. Les échecs sont rares, ce qui veut dire que nous réussissons généralement, mais le but est certainement de ne rien avoir [at] ce niveau de tragédie », a-t-il déclaré.

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