Tremblements de terre

Bien que la ville de New York ne soit pas située sur un système de failles majeur ayant connu une activité récente, comme la faille de San Andreas en Californie, des tremblements de terre peuvent tout de même s'y produire, comme en témoignent le séisme de 1884 et celui, plus récent, de 2024 dans le New Jersey. 

La probabilité qu'un fort tremblement de terre se produise est modérée, mais le risque est accru par la densité de population de la ville de New York, l'échelle de son environnement bâti, les interdépendances de ses systèmes d'infrastructure critiques, l'âge de ses infrastructures et la forte proportion de bâtiments construits avant l'adoption de dispositions de conception sismique dans les codes de construction de la ville en 1995. 

Quel est le danger ?

Un tremblement de terre est provoqué par un glissement soudain le long d’une faille qui libère de l’énergie sous forme d’ondes sismiques. À mesure que les roches et les plaques tectoniques sont soumises à des contraintes dues à ces processus géologiques colossaux liés à la tectonique des plaques, de l’énergie s’accumule sous la surface terrestre. Finalement, la contrainte accumulée dans les profondeurs devient si importante qu’elle se libère brusquement lors d’un tremblement de terre, générant des ondes sismiques qui provoquent des secousses. ¹U.S. Geological Survey, « Qu'est-ce qu'un tremblement de terre et quelles en sont les causes ? », U.S. Geological Survey.

Depuis la source du séisme, ou « hypocentre », située en profondeur sous terre, les ondes se propagent vers l'extérieur et provoquent des secousses à la surface de la Terre. L'épicentre d'un séisme est le point de la surface terrestre situé directement au-dessus du foyer. Les sismologues et les ingénieurs mesurent souvent ces secousses sous forme d'« accélération du sol ». 

L'intensité de la secousse dépend de plusieurs facteurs, notamment la quantité d'énergie libérée, la profondeur du tremblement de terre sous la surface de la terre, la distance par rapport à la faille et le type de sol ou de substratum sous-jacent. 

L'intensité de la réaction d'une structure construite aux secousses d'un tremblement de terre dépend de la hauteur, du poids et de la conception du bâtiment, ainsi que de sa liaison avec le sol. Par exemple, un bâtiment construit sur une dalle de béton ne réagira pas de la même manière à un tremblement de terre qu'un bâtiment reposant sur des fondations profondes. 

Un tremblement de terre peut endommager et détruire des bâtiments ainsi que les infrastructures d’une ville, et causer des pertes humaines. Dans certaines conditions, les tremblements de terre peuvent déclencher des glissements de terrain et provoquer une liquéfaction des sols. Ce phénomène se produit lorsque les secousses et les vibrations du sol lors d’un tremblement de terre ramollissent les sols non consolidés et saturés d’eau, qui prennent alors une consistance fluide (c’est-à-dire semblable à de la boue molle). Les secousses, les glissements de terrain et la liquéfaction peuvent, ensemble, endommager ou détruire des bâtiments, perturber les services publics, déclencher des incendies et mettre en danger la sécurité publique. 

Les répliques font partie de la séquence sismique qui suit la secousse initiale, la plus forte. Elles sont généralement plus faibles et donc moins intenses que la secousse principale, et peuvent se produire pendant des semaines, des mois, voire des années après le séisme initial. 

Sévérité

L'intensité d'un séisme est classée selon une échelle de magnitude qui permet d'évaluer l'énergie libérée à la source du séisme. Des sismographes et d’autres instruments scientifiques sont utilisés pour mesurer et enregistrer des données afin de comprendre l’intensité de chaque secousse terrestre et la gravité de chaque séisme. Autrefois, les secousses sismiques étaient classées selon l’échelle de Richter, mais dans les années 1970, la communauté scientifique a commencé à utiliser l’échelle de magnitude de moment, plus précise. L'échelle de magnitude de moment mesure l'ampleur d'un séisme à sa source en fonction de la taille de la faille et de l'ampleur du déplacement de celle-ci. Il s'agit d'une échelle logarithmique : chaque point d'augmentation de la magnitude d'un séisme sur l'échelle représente une libération d'énergie 32 fois supérieure à celle du point qui le précède. ²U.S. Geological Survey, « Earthquake Magnitude, Energy Release, and Shaking Intensity », U.S. Geological Survey.

Échelle de magnitude du moment

Le séisme de Virginie de 2011, dont les secousses ont été ressenties jusqu’à New York, avait une magnitude de 5,8. À titre de comparaison, le séisme de 2011 qui a causé des dégâts sur la côte est du Japon avait une magnitude de 9,0 et est considéré comme catastrophique. Le plus grand séisme jamais enregistré par des instruments a eu lieu au Chili en 1960 et avait une magnitude de 9,5. L'échelle d'intensité de Mercalli modifiée (MMI) est une mesure fondée sur les observations des secousses sismiques lors des tremblements de terre. La MMI reflète douze catégories d'intensité basées sur les réactions des personnes, leurs observations et les dommages causés aux bâtiments lors d'événements sismiques. ³U.S. Geological Survey, « Earthquake Hazards Program », U.S. Geological Survey.

L'échelle d'intensité Mercalli modifiée

Le 10 août 1884, la ville de New York a connu son tremblement de terre le plus violent, dont la magnitude a été estimée à 5,2 sur l'échelle de Richter. ⁴Bob Groves, « N.J. Is Not Immune to Quakes », The Record, comté de Bergen, 2 mars 2001. Sur l’échelle MMI, les intensités maximales rapportées pour le séisme de 1884 correspondraient aux niveaux VI à VII. Les experts utilisent également des méthodes quantitatives pour décrire la gravité d’un séisme, telles que l’accélération maximale au sol (PGA). La PGA exprime l’accélération maximale du sol lorsqu’il tremble et se déplace pendant un séisme ; elle mesure la variation de sa vitesse en fonction du temps. L’accélération dans le sens horizontal (par opposition au sens vertical) est un moyen important de mesurer et d’évaluer l’intensité d’un séisme, car de nombreux codes de construction parasismiques l’intègrent dans leurs directives relatives à la construction des bâtiments. Les codes de construction stipulent, par exemple, la valeur de la force d’inertie horizontale (ou masse multipliée par l’accélération) que les bâtiments doivent être capables de supporter lors d’un séisme sans subir de dommages mettant la vie en danger. La PGA est exprimée en pourcentage de la force de gravité terrestre (%g). Un séisme très puissant, tel que celui de magnitude 6,7 survenu près de Los Angeles en 1994, peut produire des PGA supérieures à 100 %g dans la direction horizontale, ce qui est supérieur à l'accélération due à la gravité. ⁵Ville de Los Angeles, « Remembering the Northridge Earthquake », Ville de Los Angeles, 16 janvier 2020.

La PGA reste un indicateur important de l'intensité des secousses au sol. Cependant, l'accélération spectrale (SA) est l'unité de mesure des mouvements du sol couramment utilisée aujourd'hui dans les codes de construction parasismiques modernes. Par rapport à la PGA, la SA est considérée comme un meilleur indicateur des dommages subis par des types de bâtiments et des hauteurs spécifiques. La SA reflète la manière dont des bâtiments présentant des masses, des hauteurs et une rigidité structurelle données (ainsi que la période de réponse naturelle qui en découle) réagissent aux secousses provoquées par un séisme. 

Comment modéliser l'accélération spectrale (AS) d'un bâtiment ?

De manière simplifiée, un bâtiment est représenté par un pendule inversé d'une certaine masse, suspendu à une tige verticale sans masse, qui reproduit la période de vibration propre du bâtiment ainsi que son amortissement mécanique. Une règle très approximative permettant de déterminer la période spectrale propre Tb (en secondes) d'un bâtiment en fonction du nombre d'étages (n) de celui-ci est la suivante : Tb (en secondes) = 0,1n. 

Par exemple, un bâtiment de deux étages a généralement une période propre d'environ 0,2 seconde (fréquence de 5 hertz), tandis qu'un bâtiment de dix étages a généralement une période propre proche de Tb = 1 seconde (fréquence de 1 hertz). Cela signifie que ce dernier mettrait environ 1 seconde pour osciller d'avant en arrière. 

Probabilité

La PGA sert également à mieux cerner les types de risques sismiques susceptibles de se produire. L'U.S. Geological Survey (USGS), qui étudie les conditions sismiques à l'échelle nationale, établit des cartes indiquant les zones où les séismes futurs sont les plus susceptibles de se produire, leur fréquence potentielle et l'intensité des secousses au sol (PGA).⁶Mark D. Petersen, Morgan P. Moschetti, Peter M. Powers, Charles S. Mueller, Kathleen M. Haller, Arthur D. Frankel, Yuehua Zeng, et al., Documentation relative à la mise à jour 2014 des cartes nationales des risques sismiques des États-Unis (U.S. Geological Survey, 5 août 2014).

Le Modèle national des risques sismiques évalue les risques de secousses sismiques résultant de séismes potentiellement destructeurs aux États-Unis et dans ses territoires. Ce modèle génère une carte indiquant la probabilité de subir une activité sismique destructrice sur l'ensemble du territoire américain au cours du siècle à venir. Les dernières cartes de l'USGS, publiées en 2023, montrent qu'il existe une probabilité de 5 à 25 % qu'un séisme de faible intensité ou causant des dégâts se produise dans la région de New York sur une période de 100 ans. 

Carte du modèle national des risques sismiques, 2023

Localisation

Aucun séisme de forte magnitude ne s'est produit à New York au cours de l'histoire, mais des séismes de magnitude modérée sont possibles et se sont déjà produits (comme en 1884). Même si l'épicentre d'un séisme se trouve loin de New York, la géologie du sous-sol du nord-est des États-Unis peut faire en sorte que des secousses soient ressenties dans la ville. ⁷S. Nikolaou, « Local Geology of New York City and Its Effect on Seismic Ground Motions », actes de la cinquième conférence internationale sur les études de cas en génie géotechnique, New York, NY, 13-17 avril 2004.

Lorsqu'un séisme se produit, le socle rocheux plus ancien et plus dur du nord-est transmet des ondes sismiques qui peuvent parcourir de longues distances avant de s'atténuer. Par exemple, les secousses du séisme de 2011 dans le centre-est de la Virginie et du séisme de 2013 le long de la rivière Ottawa, au Canada, ont été ressenties par de nombreuses personnes dans l'est des États-Unis, y compris à New York. Le séisme de 2011 en Virginie a causé d'importants dégâts à 140 km de là, à Washington, DC. 

Si un séisme venait à se produire sous la ville de New York, les caractéristiques géologiques particulières de la région métropolitaine pourraient entraîner des conséquences importantes en raison de l'amplification sismique due au sol. Les deux principaux facteurs contribuant à cette amplification sismique sont, d'une part, le contraste marqué entre des sols meubles et un substrat rocheux très dur, et, d'autre part, les mouvements du substrat rocheux, qui pourraient être relativement courts et se produire à haute fréquence. 

Les secousses à haute fréquence se propagent efficacement à travers le substrat rocheux de l'est des États-Unis et touchent généralement les bâtiments bas en maçonnerie, de deux à cinq étages. Si une couche peu profonde de sol meuble (d'une épaisseur inférieure à 30 mètres) recouvre un substrat rocheux dur, les secousses sont amplifiées, mais seulement pendant une durée relativement courte. En revanche, un immeuble de grande hauteur construit sur des dépôts de sol profonds subira des secousses plus longues et plus lentes lors d'un tremblement de terre. 

Les conditions du sous-sol de la ville de New York, qui varient considérablement dans les cinq arrondissements, peuvent affecter le degré d'amplification du mouvement du sol lors d'un tremblement de terre. Comme le montre la carte intitulée Types de sols à New York, les conditions géologiques vont de la roche mère solide à la surface du sol (en vert) aux remblais artificiels (en violet). 

Types de sols à New York

Depuis des siècles, de vastes zones de la ville de New York ont été remblayées afin de recouvrir les sédiments meubles et les marais et de créer ainsi de nouveaux espaces destinés à la construction. ⁸Michael Kimmelman, « When Manhattan Was Mannahatta: A Stroll through the Centuries » , New York Times, 13 mai 2020. Par exemple, l’actuel quartier de Chinatown à Manhattan se trouve sur des terres créées par le remblayage d’un grand étang ; le site du World’s Fair Park à Flushing, dans le Queens, a été construit sur une décharge de cendres ; et l’aéroport JFK, sur la rive sud de Brooklyn, a été construit sur un remblai de sable hydraulique. Ces zones sont similaires au quartier de Marina à San Francisco, qui a subi d’importants dégâts lors du séisme de Loma Prieta en 1989 en raison de l’amplification des ondes sismiques par les sols meubles et de la liquéfaction de ces sols (c’est-à-dire qu’ils se sont transformés en une sorte de boue molle). 

Carte historique du quartier chinois de New York

Occurrences historiques

Entre 1700 et 1986, plus de 400 séismes d'une magnitude supérieure ou égale à 2,0 ont été enregistrés dans l'État de New York. 

Entre 1973 et 2012, l'État de New York n'a connu que deux séismes destructeurs d'une magnitude supérieure ou égale à 5,0. Historiquement, les séismes de forte magnitude ont une « période de retour » plus longue à New York. En d'autres termes, ils se produisent beaucoup moins fréquemment que les séismes de moindre ampleur. ⁹Jagtar S. Khinda, « New York City’s New Seismic Design Criteria Guidelines for the New Millennium and an Update on the Seismic Retrofit for New York City Bridges », actes de la Conférence internationale sur les ponts, Pittsburgh, Pennsylvanie, 14-16 juin 1999.

Le 10 août 1884, l’un des séismes les plus puissants de la région s’est produit près de New York, quelque part entre Brooklyn et Sandy Hook, dans le New Jersey. D’après les rapports de l’époque sur les dégâts causés, les scientifiques estiment aujourd’hui que ce séisme avait une magnitude de 5,2. Bien que considéré comme modéré selon les échelles de magnitude actuelles, les secousses de ce séisme ont été ressenties de la Virginie au Maine, endommageant des cheminées et des bâtiments en briques dans le New Jersey et à New York. Compte tenu de l'ampleur de la construction et du développement le long de l'Hudson et à New York depuis 1884, si un séisme de même magnitude se produisait aujourd'hui, l'ampleur des dégâts humains et matériels serait bien plus importante. 

La carte historique des séismes indique la répartition des épicentres des séismes survenus dans la région des trois États entre 1737 et 2014 et situés à proximité de New York. Veuillez noter que cette carte ne montre que les emplacements approximatifs des épicentres pour les événements antérieurs à 1973 ; de plus, tous les séismes antérieurs à 1973 ne figurent pas sur la carte. ¹⁰U.S. Geological Survey, « Historic World Earthquakes », U.S. Geological Survey.

Tremblements de terre historiques de la ville de New York

Source : NYCEM GIS

Quel est le risque ?

Bien que le risque sismique dans la ville de New York soit modéré, en raison de l'occurrence potentielle d'un ensemble unique de facteurs, résumés par l'équation du risque sismique élevé, le risque pour la région pourrait être élevé en raison du coût élevé de la gestion des répercussions de tout dommage causé par un tremblement de terre dans l'environnement d'une ville congestionnée. 

Équation du risque sismique élevé

Risque sismique élevé = Risque sismique modéré x Densité et valeur monétaire élevées x Absence de conception parasismique (avant 1995)

Avec environ un million de bâtiments, la ville de New York est exposée à un risque très élevé, principalement en raison de l'absence de normes antisismiques dans les bâtiments anciens, de la forte densité de l'environnement bâti et de la forte interconnexion des infrastructures. 

La plupart des bâtiments de la ville de New York ont été construits avant 1995, date à laquelle des dispositions sismiques plus strictes ont été adoptées dans le code de la construction ; par conséquent, bon nombre des types de bâtiments les plus courants ici, tels que les bâtiments en maçonnerie non renforcée, sont particulièrement vulnérables aux événements sismiques. 

Les immeubles commerciaux et résidentiels les plus récents de New York sont construits selon les normes sismiques modernes, ce qui réduit au minimum les risques physiques. Cependant, le risque économique demeure : les biens immobiliers et les nouveaux projets immobiliers qui fleurissent dans tous les arrondissements ont une telle valeur que les coûts liés à la réparation des dégâts causés par un tremblement de terre sont extrêmement élevés. 

Tout événement qui interrompt le flux des affaires, des transports, du tourisme ou des finances dans la ville de New York, connu sous le nom d'"interruption des affaires", risque d'avoir un impact économique négatif sur les partenaires commerciaux nationaux et internationaux. 

Environnement social

Contrairement à la plupart des autres risques naturels, les tremblements de terre surviennent sans avertissement, ce qui expose la population locale à un danger immédiat. Les New-Yorkais étant moins habitués aux tremblements de terre qu’à d’autres catastrophes naturelles, ils pourraient être davantage exposés au risque, car ils sont moins susceptibles d’être préparés à faire face à ce type de situation d’urgence. 

Les tremblements de terre constituent un risque important pour la sécurité et la santé publiques. Un séisme de forte magnitude peut causer de nombreuses blessures et victimes, perturber les services d'urgence et les services médicaux, et mettre en danger les personnes qui dépendent de ces services. Les risques sanitaires à long terme associés aux tremblements de terre comprennent le syndrome de stress post-traumatique et toute une série de troubles mentaux, tels que la dépression et l'anxiété. 

Un séisme de magnitude modérée (entre 5,5 et 6), susceptible de se produire à New York ou dans ses environs, pourrait causer un nombre important de blessés et de victimes. Le nombre de morts et de blessés atteint généralement son pic dans les 72 heures qui suivent un séisme. Une étude portant sur 1 100 séismes mortels à travers le monde a révélé que 75 % des décès étaient dus à l'effondrement de bâtiments. 

Selon l'Agence fédérale de gestion des urgences (FEMA), les défaillances non structurelles sont à l'origine de la grande majorité des dommages causés par les séismes ; elles provoquent des blessures graves, voire des décès, et rendent les bâtiments inutilisables. Parmi les éléments non structurels (qui ne font pas partie du système structurel d'un bâtiment) présentant un risque, on peut citer les suivants : 

• Les éléments architecturaux comprennent les revêtements, les fenêtres, les vitrages et les plafonds en plâtre, ainsi que les éléments décoratifs extérieurs tels que les frontons, les portiques et les statues. 
• Composants mécaniques, électriques et de plomberie (MEP). 
• Mobilier, agencements et équipements (FF&E) ainsi que le contenu, tel que les cadres de tableaux lourds, les miroirs au-dessus des lits, les plantes suspendues et les meubles lourds (bibliothèques, classeurs et vaisseliers).¹¹FEMA, Réduire les risques de dommages non structurels liés aux séismes — Guide pratique, FEMA, décembre 2012.

Lors d'un tremblement de terre, ces éléments peuvent glisser, se balancer, se renverser ou tomber s'ils ne sont pas solidement fixés à la structure du bâtiment. Les théâtres, les bibliothèques et autres grands espaces publics sont souvent dotés de plafonds en plâtre qui risquent fortement de s'effondrer lorsqu'un tremblement de terre secoue le bâtiment. Les défaillances non structurelles peuvent entraîner des décès, des blessures et des dommages matériels, mais aussi bloquer les issues de secours en cas d'urgence. 

En Californie, ainsi que dans d'autres régions sismiques du pays, de nombreux propriétaires sont conscients des risques sismiques et prennent des précautions, comme la fixation des étagères aux murs, l'ancrage des objets de valeur, la fixation des chauffe-eau et la mise en place de mesures supplémentaires d'atténuation des risques. Dans les villes de l'est des États-Unis, les habitants prennent rarement ces précautions, car ils sont rarement confrontés à des tremblements de terre et estiment que le risque est faible. 

Les bâtiments (de six étages et plus) qui possèdent des châteaux d'eau sur leur toit représentent un autre risque à New York. En cas de tremblement de terre, les réservoirs d'eau peuvent être renversés, ce qui perturbe le service d'approvisionnement en eau des résidents et peut blesser des piétons. 

La destruction des routes, des ponts et des tunnels sous l'effet des secousses sismiques pourrait entraîner de nombreux blessés et faire de nombreuses victimes. La perturbation et l'endommagement des infrastructures et d'autres systèmes essentiels ont souvent des répercussions en cascade. Les secousses sismiques peuvent causer des dégâts à l'origine d'incendies, exposant ainsi les habitants à un risque important. La perturbation des réseaux de transport met en danger toute personne qui en dépend et entrave également la prestation des services d'urgence et des services médicaux. En outre, un séisme peut perturber des infrastructures essentielles telles que les réseaux d'assainissement, ce qui peut entraîner une pénurie d'eau pour la lutte contre les incendies et accroître le risque de répercussions en cascade. Au lendemain d'un séisme, les risques sanitaires augmentent en raison du risque de contamination de l'eau et de propagation de maladies au sein de la communauté. 

L'heure à laquelle un tremblement de terre se produit a également une incidence sur ses conséquences. D'un point de vue historique, lorsqu'un tremblement de terre survient un jour de semaine entre 9 h et 17 h, les taux de mortalité augmentent, car les gens sont plus susceptibles de se trouver au travail dans un grand immeuble et les enfants sont généralement à l'école. Si un tremblement de terre se produit pendant la nuit, les gens sont généralement chez eux, en famille. 

Les dégâts causés aux bâtiments à la suite d'un séisme de magnitude modérée pourraient contraindre des milliers de New-Yorkais à trouver un logement provisoire ou obliger de nombreuses personnes à déménager définitivement. Cela pose un problème quant au choix de l'emplacement de ces logements provisoires, car la ville dispose de peu de solutions d'hébergement et la région environnante pourrait également être touchée. 

Un tremblement de terre peut mettre en péril l'économie de la ville de New York, en déplaçant et en perturbant les entreprises et les services publics, et en réduisant la capacité des gens à travailler et à générer des revenus. Les propriétaires immobiliers risquent de subir des pertes économiques en raison de la nécessité d'effectuer des réparations coûteuses et de la perte de revenus locatifs. Toute interruption des activités de la ville de New York, en tant que centre financier mondial majeur, risque d'affecter l'économie mondiale dans son ensemble. 

Si des monuments nationaux importants, des sites emblématiques, des symboles du patrimoine culturel et des institutions artistiques abritant des œuvres d'une grande importance venaient à être endommagés lors d'un tremblement de terre, l'impact psychologique et culturel de la destruction de ces lieux emblématiques se ferait sentir dans tout le pays, voire à l'échelle internationale. 

Environnement bâti

Bien que la probabilité de survenue de séismes à New York soit modérée, toute secousse forte qui pourrait y être enregistrée risquerait d’avoir des conséquences catastrophiques en raison des dégâts et des interruptions de services qu’elle entraînerait dans cet environnement urbain unique, caractérisé par des bâtiments et des infrastructures anciens et très rapprochés, présentant des interdépendances complexes et plusieurs niveaux de services essentiels.  

Christchurch, en Nouvelle-Zélande, qui a connu une série de séismes en 2010-2011, constitue un bon exemple pour comprendre comment les tremblements de terre pourraient affecter l’environnement bâti à New York. Christchurch est beaucoup moins dense que New York, avec un tissu urbain plus proche de celui d’une ville américaine de taille moyenne et la plupart des bâtiments comptant entre un et six étages. Le Centre multidisciplinaire de recherche en génie sismique (MCEER) de l’Université de Buffalo a mis en évidence le lien entre Christchurch et New York, car les typologies de ses bâtiments, en particulier son vaste parc de blocs commerciaux en maçonnerie non renforcée (URM) et de structures à usage mixte, ressemblent étroitement aux anciens bâtiments en maçonnerie que l’on trouve dans tout le nord-est. Les chercheurs de l’UB ont utilisé les enregistrements des mouvements du sol et les données sur les dommages à Christchurch pour étudier la vulnérabilité des bâtiments en maçonnerie non renforcée (URM) typiques des anciennes villes du Nord-Est. ¹²Oskin, B. (25 février 2013). Des brownstones de New York rasés lors d’un test de secousses sismiques. NBC News. https://www.nbcnews.com Leurs essais sur table vibrante, notamment une expérience largement citée portant sur un mur de brownstone de style new-yorkais à échelle réelle, ont démontré que des secousses du niveau de celles de Christchurch peuvent provoquer des ruptures catastrophiques hors plan dans les murs en maçonnerie non renforcée, validant ainsi les inquiétudes concernant le parc immobilier en maçonnerie ancien de New York. Cet ensemble de recherches est l’une des raisons pour lesquelles Christchurch est régulièrement utilisée comme référence concrète pour comprendre comment un séisme modéré mais proche pourrait affecter New York. 

Bâtiments

L'environnement bâti de New York se caractérise par une concentration unique de gratte-ciel commerciaux et résidentiels ainsi que d'immeubles de faible hauteur, construits pour la plupart en briques non armées. Chaque type de bâtiment présente un profil de risque très différent en fonction de sa hauteur, des matériaux utilisés, de son emplacement et de ses fondations. 

Bâtiments de grande et de petite taille

Les systèmes structurels des immeubles de grande hauteur de New York sont moins vulnérables aux dommages sismiques que ceux des bâtiments de faible hauteur. Les séismes de forte magnitude accompagnés d’ondes de longue période ont tendance à endommager les immeubles de grande hauteur ; toutefois, ce type de séismes est moins susceptible de se produire à New York. Les séismes de forte magnitude survenant loin de New York, par exemple au Canada ou dans le Midwest, peuvent générer des secousses à basse fréquence (lentes) dans la ville, susceptibles d’affecter les immeubles de grande hauteur. Les immeubles de grande hauteur ont également tendance à avoir des fondations plus profondes qui s'enfoncent sous les dépôts peu profonds. Leurs fondations sont plus susceptibles de reposer sur un substrat rocheux dur ou des sols plus fermes en profondeur, alors que les bâtiments de faible hauteur sont souvent construits sur des dépôts peu profonds. (https://www.exactusengineering.com/resources/shallow-vs-deep-foundations)  

Les bâtiments construits conformément au code de construction de 1995 du département des bâtiments de la ville de New York (DOB) et aux réglementations sismiques successives telles que les codes de construction de la ville de New York de 2008, 2014 et 2022 - qui comprennent un chapitre sur les exigences structurelles - sont censés être capables d'atténuer les impacts d'un tremblement de terre. La réglementation exige que les bâtiments soient conçus, au minimum, pour préserver les vies humaines en cas de séisme majeur et pour préserver les conditions générales d'occupation si des séismes moins violents secouent le bâtiment. 

Bâtiments en maçonnerie non armée et en bois

À New York, les constructions doivent être conçues pour résister aux charges sismiques depuis 1995, date à laquelle les premières dispositions sismiques sont entrées en vigueur. Les bâtiments plus anciens qui n'ont pas été conçus pour résister aux charges sismiques sont intrinsèquement vulnérables en cas de séisme de grande ampleur. Les bâtiments en maçonnerie non renforcée (brique) sont les plus exposés, car la maçonnerie est incapable d'absorber les forces de traction lors d'un séisme. Au lieu de se courber ou de fléchir, les murs, les façades et les structures intérieures se brisent ou s'effondrent. Lors d'un séisme de forte magnitude, le système de soutien structurel d'un bâtiment en maçonnerie non renforcée présente un risque accru d'effondrement. Les modes de rupture typiques sont les suivants :  

• Rupture de la liaison entre le toit et les murs, entraînant un effondrement. 
• Rupture hors plan (lorsque les forces s'exercent perpendiculairement à la surface) des murs en maçonnerie non armée. 
• Rupture dans le plan des murs en maçonnerie non renforcée, lorsque des fissures apparaissent dans le plan du mur.¹³FEMA, Bâtiments en maçonnerie non renforcée et séismes : Élaboration de programmes efficaces de réduction des risques, FEMA P-774, octobre 2009.

En 2019, à New York, c'est Brooklyn qui comptait le plus grand nombre d'immeubles en maçonnerie (165 661), suivi du Queens (108 694), du Bronx (49 734), de Manhattan (29 766) et de Staten Island (7 041). 

Parmi ceux-ci, on compte plus de 100 000 immeubles collectifs en briques non renforcées dans l'ensemble de la ville de New York, dont la plupart ont été construits entre le milieu du XIXe siècle et les années 1930.¹⁴Dan P. E. Eschenasy, « Cases of Failure of Unreinforced Brick Walls Due to Out-of-Plane Loads », Structural Forensics Magazine, mai 2011. Tous comptent entre trois et sept étages. 

De nombreux quartiers de la ville de New York sont constitués de rangées de bâtiments en maçonnerie non renforcée. Les bâtiments s'appuient les uns sur les autres pour assurer leur stabilité, de sorte que tout bâtiment situé à l'extrémité d'un pâté de maisons ou à côté d'un terrain vague est particulièrement vulnérable en cas de tremblement de terre. Les lofts en maçonnerie, très répandus à New York, sont vulnérables parce qu'ils n'ont pas de murs intérieurs et que leurs plafonds sont plus hauts que la moyenne. 

Le bois étant un matériau de construction plus léger et plus souple, les bâtiments à ossature bois résistent mieux aux séismes. Dans les secteurs d'incendie de la ville de New York, les bâtiments construits avec une ossature bois doivent être recouverts d'un parement en maçonnerie (ou respecter des distances plus importantes entre les bâtiments). La plupart des maisons individuelles ou jumelées de New York sont construites à ossature bois. Dans ces habitations, un tremblement de terre pourrait endommager la façade en maçonnerie, mais la structure resterait debout. En revanche, pour les bâtiments de trois à quatre étages dotés d’une maçonnerie porteuse, la stabilité du bâtiment pourrait être compromise lors d’un tremblement de terre. 

Même si un tremblement de terre ne causait que peu de dégâts en surface, les dommages subis par les fondations d’un bâtiment pourraient le rendre inhabitable ou inutilisable. Une grande partie du front de mer de New York était à l’origine constituée de zones humides ou de terrains vagues qui ont été remblayés, assainis et construits au fil du temps. À l’époque coloniale, ces terrains étaient généralement aménagés à l’aide de matériaux de remblayage présentant de mauvaises propriétés structurelles. Il y a quelques décennies, des procédures de remblayage et de construction plus rigoureuses ont été mises en place. 

La ville de New York a adopté des directives visant à protéger les bâtiments contre les inondations et a renforcé leur résilience en recommandant que les constructions côtières soient surélevées de manière à ce qu’une base à étage fragile permette aux eaux de crue de s’écouler — par exemple, en soutenant le rez-de-chaussée sur des piliers. Cependant, en cas de tremblement de terre, cette combinaison d’une base à étage fragile et de mauvaises conditions du sous-sol pourrait transférer la majeure partie de la charge du bâtiment vers les fondations, concentrant ainsi l’essentiel des dégâts au niveau du rez-de-chaussée. 

Évaluation des impacts potentiels d'un séisme sur les bâtiments de la ville de New York 

NYCEM utilise le logiciel HAZUS-MH de la FEMA pour prévoir les pertes et évaluer la vulnérabilité structurelle des bâtiments de la ville de New York en cas de tremblement de terre. Les cinq catégories d'état de dommages pour le module de tremblement de terre HAZUS-MH sont : aucun, léger, modéré, étendu et complet. Le graphique explique les quatre états de dommages structurels (de léger à complet) pour une seule classe de bâtiment (dans ce cas, le type W1 - bois, ossature légère). 

Niveaux de dommages sismiques selon le système HAZUS-MH 

Source : Manuel d'utilisation HAZUS-MH sur les séismes, figure 9.17 

Dans le cadre de la mise à jour du Plan de prévention des risques de 2026, le NYCEM est passé d’un modèle sismique déterministe à scénario unique à une analyse probabiliste. Alors que le plan précédent se fondait sur un seul événement d’une magnitude de 5,2 avec un seul épicentre, l’approche probabiliste évalue la probabilité statistique de secousses sismiques provenant de toutes les sources sismiques potentielles. 

Ce passage d’une modélisation déterministe à une modélisation probabiliste permet au NYCEM de passer d’une planification axée sur l’intervention à une planification axée sur la résilience. Un modèle déterministe est un outil tactique fondé sur des scénarios. Il s’appuie sur des informations fixes, telles que la localisation de l’épicentre et la magnitude, pour modéliser les impacts potentiels. Par exemple, il peut aider à répondre à des questions très précises telles que :« Qu’adviendrait-il des infrastructures essentielles de New York si un séisme de magnitude 6,1 se produisait juste à l’ouest de Manhattan ? » À l’inverse, un modèle probabiliste fournit un profil de risque complet. Il ne repose pas sur des variables fixes, mais examine plutôt des milliers d’événements potentiels sur de longues périodes de retour. Il intègre les incertitudes relatives à la localisation, à l’ampleur et à la fréquence des séismes afin d’offrir une évaluation plus complète. 

En modélisant différentes périodes de retour, la ville peut mieux évaluer les risques sur différentes échelles de temps et pour différentes intensités : 

• Faible intensité :périodes de retour de 100 et 250 ans. 
• Intensité modérée :périodes de retour de 500, 750 et 1 000 ans. 
• Intensité extrême :périodes de retour de 1500, 2 000 et 2 500 ans. 

Les périodes de retour utilisées dans cette analyse probabiliste s'inscrivent sur un spectre allant de la fréquence à la gravité. Les périodes de retour de faible intensité, telles que les événements de 100 ans et de 250 ans, présentent une forte probabilité de se produire au cours d'un horizon de planification type, mais ont généralement un faible impact en termes de dommages structurels et de pertes économiques. À mesure que la période de retour augmente pour atteindre la fourchette de 1 500 à 2 500 ans, les événements deviennent statistiquement rares, ce qui représente une faible probabilité de survenue. Cependant, ces scénarios d'intensité extrême impliquent des secousses sismiques nettement plus puissantes, entraînant des conséquences de grande ampleur. 

Ces simulations modélisées donnent une image de la situation actuelle concernant les impacts sur la ville pour différentes périodes de retour. Afin de quantifier l’efficacité des stratégies de résilience potentielles, le NYCEM a mis au point des modèles d’atténuation des effets sismiques qui ajustent systématiquement diverses stratégies d’atténuation au sein du cadre modélisé, telles que l’augmentation du niveau de conception parasismique pour les structures anciennes et la mise en œuvre de mesures de mise à niveau structurelle de la maçonnerie non arméesur certains bâtiments et installations essentielles. 

Ces équipements indispensables comprennent : 

• Aéroports 
• Installations pour les bus 
• Établissements de soins 
• Infrastructures de communication 
• Installations électriques 
• Centres d'opérations d'urgence 
• Ferries 
• Casernes de pompiers 
• Installations pétrolières 
• Commissariats de police 
• Ports 
• Infrastructures ferroviaires 
• Écoles 
• Installations de traitement des eaux usées 

En comparant les résultats de ces scénarios d'atténuation à ceux du modèle de référence, le NYCEM peut calculer l'ampleur des dommages évités grâce au renforcement des infrastructures essentielles et élaborer des stratégies d'atténuation plus efficaces. 

Le NYCEM a réalisé des modélisations sismiques probabilistes afin d'évaluer les conséquences de différentes périodes de retour, allant d'un événement de faible intensité survenant tous les 100 ans jusqu'à un événement d'intensité extrême survenant tous les 2 500 ans. 

Les modèles de référence montrent que le risque à New York est principalement lié à la densité de population, à la valeur élevée des biens immobiliers et à l’âge des infrastructures. D’autres facteurs, tels que la liquéfaction des sols, peuvent également accroître le risque et l’ampleur des conséquences. Même avec des périodes de retour modérées, la forte concentration d’actifs entraîne une exposition économique et sociale importante. 

Afin de comprendre dans quelle mesure différentes mesures d'atténuation permettraient de réduire les répercussions sur les infrastructures essentielles, le NYCEM a pris en compte deux mesures d'atténuation dans le cadre de cette analyse.  

• Mise à niveau du niveau de conception parasismique : cettestratégie vise à aligner le niveau de conception parasismique des bâtiments anciens, construits avant 1996 et abritant des installations critiques, sur les normes modernes. Cette date butoir repose sur l'adoption de la loi locale n° 17, qui a marqué la première mise à jour du code de la construction de la ville de New York afin d'y inclure des dispositions sismiques spécifiques visant à protéger les structures contre les forces sismiques. Avant cette obligation, la plupart des bâtiments de la ville avaient été construits sans exigences formelles en matière de résistance sismique.  
• Mesures ciblées d'atténuation des risques liés aux constructions en maçonnerie non renforcée (URM) : Étant donné queles bâtiments en maçonnerie non renforcée de faible et moyenne hauteur ont des répercussions économiques et sociales disproportionnées en raison de leur nature fragile, ce scénario modélise l'impact de rénovations structurelles ciblées pour les structures en maçonnerie antérieures à 1950 et à forte densité d'occupation. Avant 1950, la plupart des bâtiments en maçonnerie non renforcée utilisaient du bois flexible, ce qui augmente le risque d'effondrement en « crêpe » lors d'un séisme. Après 1950, on a assisté à un passage des planchers en bois au béton/acier, ainsi qu'à une normalisation de la résistance du mortier et des briques. Cela réduit la probabilité d'un effondrement total, même si la maçonnerie reste non renforcée.  

En modélisant ces mesures d'atténuation, le NYCEM peut calculer le montant total des dommages évités pour les infrastructures essentielles. 

Pour consulter le rapport complet, vous pouvez le télécharger ici. 

L'infrastructure

Si un tremblement de terre venait à se produire à New York, il y a un risque que ses répercussions compromettent des infrastructures telles que les réseaux de transport, les services publics, l'électricité et les réseaux d'eau et d'assainissement. Dans le cadre d'autres travaux d'amélioration des infrastructures menés ici, certaines infrastructures vitales existantes de la ville de New York, telles que les ponts, ont fait l'objet d'une mise à niveau partielle afin d'améliorer leur résistance sismique.  

Cependant, la vulnérabilité sismique du réseau complexe d’infrastructures interconnectées de la ville reste mal comprise et constitue un sujet de grande préoccupation, alors même que certaines parties de ces infrastructures font l’objet de modifications, de modernisations et de rénovations. Certains systèmes d’infrastructures critiques de la ville de New York sont vulnérables en raison de leur vieillissement et des difficultés liées à leur entretien et à leur cycle de vie.  

Lors d’un séisme, les sols situés sous la nappe phréatique peuvent se liquéfier, ce qui entraîne une diminution, voire une perte totale, de leur résistance. Cela peut provoquer des glissements de terrain à grande échelle qui endommagent les chaussées et les fondations des bâtiments et perturbent considérablement les réseaux souterrains. Les zones comportant des remblais artificiels sont vulnérables à la liquéfaction ; il s’agit notamment des côtes de Long Island (et des environs de l’aéroport JFK), du quartier de l’Exposition universelle à Flushing (Queens), de la pointe de Manhattan (Battery Park) et de Chinatown. Un séisme de forte magnitude à proximité immédiate de la ville pourrait provoquer l’affaissement et le tassement des structures construites sur des sols liquéfiés. Les dommages aux infrastructures souterraines surviennent généralement là où les canalisations et autres lignes de transport d’énergie ne sont pas en mesure de résister aux mouvements différentiels du sol. Les dommages causés à ces maillons essentiels pourraient déclencher des répercussions secondaires présentant un risque encore plus grand pour la population : contamination de l’eau, incendies et explosions soudaines et puissantes.  

Environnement naturel

Les tremblements de terre peuvent causer de graves dommages à l'environnement naturel, détruire des arbres et bouleverser le paysage. 

La concurrence pour l'espace peut favoriser le développement sur des terres autrefois marginales. Avec l'urbanisation croissante, un tremblement de terre (associé aux effets des phénomènes météorologiques extrêmes) toucherait également les zones les plus densément peuplées. Ce qui aurait autrefois été un événement mineur et localisé deviendrait désormais une catastrophe  

Les tremblements de terre présentent également des risques susceptibles de causer de graves dommages à l'environnement naturel : incendies provoqués par l'explosion de conduites de gaz, inondations et autres perturbations dues à la rupture de canalisations d'eau, rejets accidentels de déchets dangereux et d'eaux usées, ainsi que des glissements de terrain dévastateurs.  

Compte tenu de la fréquence croissante des crues soudaines, des ouragans et des précipitations extrêmes, un tremblement de terre pourrait s'ajouter à ces aléas climatiques, ce qui risquerait d'accroître le risque de manière exponentielle.  

Environnement futur

À mesure que le parc important de bâtiments vulnérables aux séismes (construits avant l’entrée en vigueur des normes sismiques) de la ville de New York est progressivement remplacé par de nouvelles constructions conformes à des normes sismiques plus strictes, la proportion de bâtiments vulnérables diminuera progressivement. Toutefois, ce processus prendra beaucoup de temps. La valeur monétaire de la vulnérabilité de la ville de New York devrait également diminuer ; toutefois, si la valeur et le volume des actifs immobiliers de la ville de New York augmentent au fil du temps, le risque économique lié à l'exposition sismique pourrait tout de même s'accroître. 

Les éléments vieillissants de l'infrastructure de la ville de New York pourraient amplifier les impacts structurels des tremblements de terre à l'avenir. Les investissements, tels que l'amélioration de la performance sismique des ponts existants, devraient réduire les risques de tremblements de terre à l'avenir. 

Comment gérer les risques ?

Même si les tremblements de terre frappent sans prévenir et ne peuvent être évités, de nombreuses stratégies peuvent être utilisées pour réduire les risques qui y sont associés. Les stratégies d'atténuation des risques sont de plus en plus efficaces, car les sismologues, les géologues, les ingénieurs, les architectes, les intervenants d'urgence et d'autres experts innovent de nouvelles initiatives de sécurité publique dans leurs domaines respectifs. 

Les principales stratégies consistent à renforcer les exigences des normes de construction parasismiques, à améliorer les exigences en matière de conception parasismique, à intensifier les efforts d'inspection et d'entretien des infrastructures essentielles, ainsi qu'à procéder à la mise aux normes des bâtiments. 

Protéger les bâtiments : Réglementation, application, stratégies d'ingénierie et maintenance 

Les séismes qui ont frappé la Turquie et la Syrie en 2023 ont remis en lumière l’importance des codes de construction et de leur application rigoureuse. À New York, le Département des bâtiments (DOB) élabore et met à jour les codes de construction afin d’atténuer les risques sismiques et veille à leur respect par le biais de mesures administratives étendues. La réglementation sismique suit les évolutions et les améliorations apportées aux normes sismiques nationales. 

Depuis 1985, la FEMA soutient les travaux de recherche en ingénierie sismique menés par le Programme national de réduction des risques sismiques (NEHRP). Leurs dernières « Recommandations sismiques 2020 du NEHRP : exemples de conception, supports de formation et organigrammes de conception » constitue la principale source de référence en matière d’exigences nationales de conception parasismique pour les nouveaux bâtiments et autres ouvrages. ¹⁵Programme national de réduction des risques sismiques, « Effet des types de sols et de roches », Coordonnateurs sismiques.

Le code de la construction actuellement en vigueur à New York est l’un des plus stricts des États-Unis, le risque de défaillance ou d’effondrement d’un bâtiment moderne conforme à ce code étant identique à celui observé en Californie. Ces codes définissent des conditions générales d’occupation pour des séismes de moindre intensité. Tout bâtiment existant à New York qui fait l’objet de modifications importantes est également tenu de respecter ces normes. 

Promouvoir la préparation 

L'USGS a mis au point le système PAGER (Prompt Assessment of Global Earthquakes for Response) afin de fournir rapidement des estimations des conséquences à la suite de séismes majeurs survenant partout dans le monde. En l'espace d'environ 30 minutes, PAGER fournit des évaluations actualisées à mesure que de nouvelles données sont disponibles. Ces rapports indiquent le nombre de personnes et de villes exposées à différentes intensités de secousses, ainsi que des fourchettes prévisionnelles concernant le nombre de victimes et les pertes économiques. 

Pour en savoir plus sur PAGER et sur la manière de vous abonner aux alertes, rendez-vous sur : PAGER. 

USGS ShakeCast– abréviation de « ShakeMap Broadcast » – est un système logiciel automatisé conçu pour fournir des produits ShakeMap personnalisés aux utilisateurs clés et déclencher les protocoles d'intervention post-sismique. Cet outil gratuit de connaissance de la situation récupère automatiquement les données sismiques de ShakeMap et compare l'intensité des mouvements du sol aux installations des utilisateurs. Sur la base de cette analyse, ShakeCast génère des évaluations des dommages, des notifications de priorité d'inspection, des cartes et des produits en ligne destinés aux responsables des secours et aux autres parties prenantes clés. 

L'évolution des dispositions du code de construction parasismique

Les premières dispositions relatives à la résistance sismique du Code du bâtiment de la ville de New York ont été promulguées en 1995 et sont entrées en vigueur en février 1996. ¹⁶Département des bâtiments de la ville de New York, « NYC Codes », ville de New York.

Le DOB s’est également penché sur la vulnérabilité structurelle de la ville face aux séismes en 2008, puis en 2014 et 2022, lorsqu’il a adopté la série de codes de l’International Code Council (ICC) comme base des codes de construction de la ville de New York. Il est important de noter que, bien que les codes de construction de la ville de New York aient repris les codes de l’ICC, ils ont également modifié certaines parties afin de les rendre plus strictes que celles de l’ICC. 

Les codes de 2008, 2014 et 2022 visent à rendre les bâtiments plus résistants, plus souples et plus ductiles, c'est-à-dire capables d'absorber l'énergie sans se rompre de manière fragile. Ces codes comportent des sections consacrées aux types de sols et aux fondations des bâtiments. Des dispositions sismiques sont requises pour garantir que les joints, les raccords structurels et les canalisations d'un bâtiment résistent lors d'un tremblement de terre. 

Conformément aux codes de construction de 2008, 2014 et 2022, les infrastructures essentielles telles que les casernes de pompiers et les hôpitaux doivent être conçues de manière à résister à un séisme et à rester ouvertes et opérationnelles après celui-ci. 

En 2014, le DOB a révisé les codes de construction et s'est orienté vers un nouveau concept : l'approche fondée sur les risques, en s'inspirant de la norme 7-2010 de l'American Society of Civil Engineers (ASCE) relative à la conception et à la construction de structures antisismiques. De la même manière, le Code 2022 s'inspire de la norme ASCE 7-2016. Ces codes renforcés exigent que les nouveaux bâtiments de la ville de New York soient conçus de manière à réduire le risque d'effondrement ou de dommages importants en cas de tremblement de terre. 

Le code révisé renforce également les exigences de conception visant à prévenir la liquéfaction des sols et tient compte des conditions géologiques propres à la ville. Les plans des bâtiments doivent prendre en compte les conditions du sol propres au site ainsi que les fondations des bâtiments, et garantir la souplesse des joints et des raccords structurels. Des dispositions particulières concernant les installations électriques et mécaniques, le mobilier et les éléments architecturaux sont également prévues. 

Les travaux du comité du code sont en cours pour la prochaine révision des codes de construction. Le DOB travaille également sur un projet de code des bâtiments existants de la ville de New York, qui comprend un chapitre structurel destiné à traiter les questions liées aux charges sismiques dans les bâtiments existants, entre autres, en renvoyant l'utilisateur aux exigences structurelles du code de la construction de la ville de New York. Cette initiative vise à améliorer la sécurité ou à atténuer les risques dans les bâtiments construits avant l'entrée en vigueur des exigences sismiques. 

Application du code

Afin de garantir que les bâtiments soient construits conformément à la réglementation, les nouveaux chantiers et les rénovations importantes ne peuvent débuter qu’après examen des plans par le DOB et délivrance des permis de construire. La plupart des éléments requis par la conception parasismique font l’objet d’inspections spéciales menées par des ingénieurs privés qualifiés, qui sont chargés de communiquer leurs conclusions au DOB. 

Stratégies d'ingénierie pour la modernisation des bâtiments existants

Pour répondre aux normes sismiques, les architectes et les ingénieurs emploient plusieurs méthodes pour concevoir et réaliser la modernisation des bâtiments anciens : renforcer les connexions entre les éléments du bâtiment, augmenter la flexibilité de la structure, réduire la masse du bâtiment pour minimiser l'impact des forces sismiques, et renforcer les fondations placées dans un sol de mauvaise qualité pour assurer la stabilité du bâtiment. 

Dans le cas des bâtiments existants en maçonnerie non renforcée, les liaisons entre les éléments structurels sont renforcées en ancrant les murs au toit, aux fondations et aux différents étages du bâtiment, ce qui améliore la capacité de la structure à transférer les charges en cas de séisme. Une autre approche consiste à ajouter des ossatures en acier aux murs en briques non renforcés afin d’accroître la résistance aux forces hors plan.¹⁷Dan P. E. Eschenasy, « Cas de défaillance de murs en briques non armés dus à des charges hors plan ».

Les parapets sont souvent l'élément le plus endommagé des bâtiments non renforcés. Le risque sismique peut être réduit en ancrant les parapets avec des diagonales de boulons en acier et en réparant leur mortier. Il est également possible de remplacer les parapets en maçonnerie non renforcée par des parapets en maçonnerie ancrés au bâtiment. 

Des solutions simples et de bon sens suffisent souvent à améliorer la résistance sismique d'un ouvrage et à réduire le risque sismique. Par exemple, le fait de fixer ou de boulonner des meubles au mur réduit le risque de blessures causées par la chute d'objets ainsi que les dommages causés au mobilier d'un bâtiment. La fixation des réservoirs d'eau sur les bâtiments de six étages ou plus est une autre méthode permettant de réduire le risque que la tour ne bascule, ce qui pourrait blesser des piétons. La fixation des chauffe-eau dans les maisons et les appartements empêche les bâtiments d'être endommagés, assurant ainsi un approvisionnement d'urgence en eau aux occupants du bâtiment en cas de défaillance du réseau d'eau. 

Les directives élaborées pour protéger les bâtiments côtiers contre les inondations et les tempêtes côtières abordent également les questions de sécurité sismique, en particulier la vulnérabilité des bâtiments surélevés. Pour protéger les bâtiments dont la base comporte un étage faible, les solutions visent à réduire la charge supplémentaire en ajoutant des contreventements ou des murs de cisaillement, ou en agrandissant ou renforçant les poteaux et les pieux. 

Entretien courant

L'entretien régulier de tous les bâtiments de la ville de New York est essentiel pour minimiser les risques liés aux tremblements de terre. Il s'agit notamment de maintenir les toits en bon état, de fixer les corniches et les panneaux d'aluminium, de rejointoyer régulièrement le mortier (en particulier sur les parapets et les cheminées) et de réparer toutes les fissures. 

Protéger les infrastructures : Directives gouvernementales, inspections et stratégies d'ingénierie

Les tremblements de terre peuvent causer des dommages importants aux infrastructures qui n'ont pas été conçues à l'origine pour résister aux impacts sismiques - les vieux ponts, les tunnels, les égouts, les systèmes d'approvisionnement en eau et les stations d'épuration des eaux usées. La ville de New York a pris des mesures pour que les nouvelles infrastructures soient conçues de manière à répondre à des exigences plus strictes en matière de charge sismique, et que les infrastructures plus anciennes soient modernisées pour répondre à ces normes. Les agences gouvernementales fédérales, étatiques et locales jouent toutes un rôle dans la définition des normes et la supervision de la mise en œuvre des améliorations de la sécurité sismique des infrastructures. 

Les directives sismiques pour les infrastructures régissent les actions de la ville de New York en matière de modernisation des anciens ponts, tunnels et autres installations critiques pour résister aux risques de tremblement de terre, et de conception de nouvelles infrastructures selon des normes plus sûres. 

Protéger les ponts

Après le tremblement de terre de Loma Prieta en 1989, qui a causé des dommages considérables à plusieurs ponts en Californie du Nord, de nombreux États du centre et du nord-est ont commencé à adopter de nouvelles dispositions sismiques pour les ponts routiers. 

À New York, les propriétaires de ponts ont fait appel à des sismologues pour évaluer le risque lié à ce danger dans cette région. L'Administration fédérale des autoroutes gère la mise aux normes sismiques des ponts par l'intermédiaire des autorités locales, dans le cadre d'un programme d'inspection et de réhabilitation de 1991 mandaté par le Congrès. En 1998, le Département des transports de la ville de New York (DOT) a élaboré des lignes directrices relatives aux critères sismiques, qu'ilmet à jour à mesure que de nouvelles connaissances scientifiques et solutions apparaissent.¹⁸ Administration fédérale des routes, Manuel de mise à niveau sismique des ouvrages routiers : Partie 1 — Ponts (Publication n° FHWA-HRT-06-032), Centre de recherche routière Turner-Fairbank, Département des transports des États-Unis, janvier 2006.

La ville de New York a entamé la mise aux normes sismiques des ponts critiques et essentiels en 1998. Les organismes de transport desservant la région de New York ont déjà mis aux normes sismiques les ponts dont ils ont la charge ou sont en train de le faire. 

Isolation sismique

L'isolation sismique est l'une des méthodes les plus courantes de protection sismique pour les ponts et les ouvrages d'art. À New York, le réseau de tramway JFK utilise cette méthode. Cette approche protège les ponts ou les ouvrages en isolant les fondations des mouvements sismiques. Des isolateurs (appuis en caoutchouc et en acier) sont installés entre le tablier du pont et ses piles, ou entre le bâtiment et ses fondations. Les isolateurs sont conçus pour absorber l'énergie du séisme et minimiser l'énergie transmise à l'ouvrage. 

Le DOT procède actuellement à la mise aux normes du pont de Brooklyn afin de le rendre conforme aux exigences actuelles en matière de résistance sismique énoncées dans les codes relatifs aux infrastructures. Dans le cadre du contrat n° 7, qui a débuté en septembre 2019 et s'est poursuivi jusqu'en 2023, le DOT s'est attaché à améliorer la capacité de charge des blocs d'arc, à renforcer les tours en maçonnerie et à se concentrer sur la réparation des éléments historiques en brique et en granit. ¹⁹Département des transports de New York, « Infrastructure : Pont de Brooklyn », Ville de New York. Cette modernisation comprend le remplacement des pieux en bois d'origine par des pieux structurels plus résistants et le renforcement des éléments en maçonnerie du pont. D'autres ponts ont été remplacés lorsque leur performance sismique a été jugée insuffisante.

L'évaluation sismique des ponts dans la région de New York nécessite d'examiner chaque pont au regard de normes de performance, en fonction de sa classification : pont critique, pont essentiel ou autre. La mise aux normes des ponts anciens ou la conception de nouveaux ponts doit intégrer des éléments de conception adaptés au niveau de dommages prévu en cas de séisme et permettre les réparations nécessaires après l'événement.²⁰Weidlinger Associates, Étude sur les risques sismiques à New York et ses applications techniques : rapport final (Weidlinger Associates, préparé pour le Département des transports de la ville de New York, 1998). Le Département des transports de la ville de New York (NYC DOT), qui possède et entretient 799 ponts, est en train de mettre en œuvre des travaux de mise aux normes sismiques sur l’ensemble de ses ponts critiques, essentiels et autres. ²¹Département des transports de la ville de New York, Rapport annuel 2020 sur l'état des ponts et tunnels du NYC DOT, ville de New York.

Protection des autres infrastructures

Le département de la protection de l'environnement (DEP) de la ville de New York mène actuellement plusieurs projets visant à renforcer la protection sismique du système de traitement des eaux usées. Le DEP modernise les installations de traitement des eaux usées et les systèmes de stockage du méthane pour qu'ils résistent aux tremblements de terre, car la plupart d'entre eux ont été conçus et construits avant l'entrée en vigueur des normes sismiques actuelles, plus strictes. Pour réduire les risques associés à l'activité sismique du réseau d'égouts de la ville de New York, le DEP inspecte et répare les déficiences structurelles de certains des principaux égouts. 

Le DEP mène actuellement une étude visant à évaluer la résilience sismique de notre réseau d'approvisionnement en eau (tunnels d'adduction, canalisations, stations de pompage d'eau potable, barrages, puits et réservoirs) et à déterminer les normes de conception sismique appropriées. Les conclusions de cette étude permettront de hiérarchiser les zones du réseau de distribution d'eau nécessitant des travaux de mise aux normes afin de respecter les normes sismiques en vigueur. Le tunnel d'eau n° 3 de la ville (décrit dans le document« NYC Hazard Environment ») est actuellement conçu selon des normes sismiques strictes. 

En appliquant les directives sismiques de la ville, la Metropolitan Transit Authority (MTA), qui est administrée par l'État de New York, intègre actuellement des exigences sismiques dans ses projets de restauration de ponts et de tunnels dans la ville de New York. 

Recherche et formation professionnelle

La gestion des risques sismiques nécessite une collaboration entre sismologues, géologues, ingénieurs, architectes, responsables politiques et responsables des services d'urgence. La poursuite des recherches sur les impacts potentiels des séismes sur la ville de New York permettra d'approfondir les connaissances sur ce risque et de sensibiliser davantage le public. Ces recherches pourraient inclure la modélisation des impacts sismiques sur l'environnement bâti unique de la ville de New York afin d'estimer les pertes physiques et économiques potentielles, en tenant compte du parc important de bâtiments anciens de la ville, des conditions du sol et de ses caractéristiques géologiques particulières. Vous trouverez ci-dessous des exemples de projets de recherche. 

En 2023, l'USGS a publié une nouvelle version du Modèle national de risque sismique (National Seismic Hazard Model), qui prévoit les risques sismiques aux États-Unis liés aux séismes naturels et aux séismes induits.²²U.S. Geological Survey, « Short-Term Induced Seismicity Models », U.S. Geological Survey, 24 octobre 2019.

De même, le projet « Next Generation of Ground-Motion Attenuation Models » (Modèles de nouvelle génération pour l'atténuation des mouvements du sol) était un programme de recherche multidisciplinaire qui s'est achevé en 2008. Fruit d'une collaboration entre le monde universitaire, l'industrie et les pouvoirs publics, cette initiative visait à établir un consensus sur de nouveaux modèles de mouvements du sol (GMM), des évaluations des risques et des réponses des sites pour la région centrale et orientale de l'Amérique du Nord. Ce projet a marqué une avancée significative dans notre compréhension et notre prévision des mouvements du sol lors des séismes, en particulier dans l’ouest des États-Unis. Il a remplacé les modèles antérieurs datant des années 1990 et du début des années 2000, fournissant une estimation plus solide et plus fiable des mouvements du sol. ²³Pacific Earthquake Engineering Research Center (PEER), Feuille de route pour les modèles d'atténuation de nouvelle génération pour le centre et l'est de l'Amérique du Nord (NGA-East) (U.S. Geological Survey, avril 2008).

L'Institut de recherche en génie sismique a créé une section régionale couvrant New York et le nord-est des États-Unis afin de sensibiliser le public aux risques sismiques et de proposer des ressources pédagogiques sur les moyens de réduire ces risques à tous les niveaux. L'organisation s'appuie sur une expertise interdisciplinaire, puisant dans les domaines de l'ingénierie, des géosciences, de l'architecture, de l'urbanisme et des sciences sociales. 

Le Centre multidisciplinaire d'ingénierie sismique (MCEER), en collaboration avec l'Association d'ingénierie structurelle de New York, a lancé des études visant à mieux comprendre les vulnérabilités des bâtiments en maçonnerie non renforcée à New York. En collaboration avec l’Université d’État de New York à Buffalo, le MCEER a réalisé des essais sur table vibrante sur des prototypes de structures en maçonnerie non renforcée. Il s’agissait d’une première étape d’un vaste programme visant à concevoir des solutions techniques pour le parc immobilier vétuste de la ville de New York. ²⁴M. Tantala et G. Nordenson, et al., Risques sismiques et atténuation dans la région de New York | New Jersey | Connecticut, Rapport de synthèse final du Consortium de la région de New York pour l’atténuation des pertes sismiques (NYCEM). MCEER-03-SP02. (Centre multidisciplinaire de recherche en génie sismique, Université de Buffalo, 2003).

Des chercheurs simulent un tremblement de terre qui secoue les bâtiments de la ville de New York

Source : SUNY Buffalo

Éducation et sensibilisation du public

De nombreux New-Yorkais ne se rendent pas compte que leur communauté est exposée à des risques sismiques. Comme les tremblements de terre surviennent sans avertissement, il est essentiel de sensibiliser la population et de l'encourager à se préparer. La préparation aux situations d'urgence en cas de tremblement de terre s'apparente beaucoup à celle requise pour les ouragans, les tempêtes ou d'autres catastrophes, et peut vous aider à être prêt à faire face à toute situation d'urgence. 

La campagne « Ready New York »du Service de gestion des urgences de New York (NYCEM) encourage les New-Yorkais à se préparer à tous les types d’urgences, à élaborer un plan d’urgence personnel et à se tenir informés de l’ensemble des risques susceptibles de toucher la ville. Le NYCEM Guide « Ready New York : Se préparer aux situations d’urgence à New York » explique ce qu’il faut faire en cas de tremblement de terre et les mesures à prendre immédiatement après. 

Guide de réduction des risques de NYCEM Ready New York Reduce Your Risk Guide comprend des stratégies à long terme pour les propriétaires et les résidents afin de réduire les dommages potentiels causés par un tremblement de terre. 

Par ailleurs,le programme « Strengthening Communities» (Renforcerles communautés) du NYCEM propose des subventions aux réseaux communautaires afin de les aider à élaborer leur plan de préparation aux situations d’urgence et à soutenir les ressources locales. Le programme de formation s’articule autour de cinq axes principaux visant à établir un plan d’urgence adapté à chaque communauté : réaliser une évaluation des besoins ; concevoir des cartes communautaires de la zone où les services sont fournis ; constituer un répertoire des ressources ; élaborer une stratégie de communication ; et mettre en place des plans de gestion des dons et des bénévoles. Le personnel du NYCEM propose des formations, des séances d’accompagnement et des outils destinés à guider les réseaux participants tout au long du programme. 

Les tremblements de terre peuvent causer des dommages psychologiques en plus des dommages physiques ; il est donc essentiel de prévoir des services de santé mentale dans le cadre de tout effort futur d’intervention et de relèvement. Le programme de formation aux premiers secours en santé mentale du Département de la santé et de l’hygiène mentale de la ville de New York (DOHMH) sensibilise le public à l’éventail des problèmes de santé mentale potentiels, à la manière d’identifier les signes avant-coureurs, à la façon dont ces problèmes se manifestent et aux types de traitements couramment disponibles. 

La FEMA et le Northeast States Emergency Consortium organisent chaque année des exercices de simulation de tremblement de terre (Great Northeast Shakeout) afin d'encourager les organisations, les ménages et les agences à s'entraîner à la sécurité en cas de tremblement de terre. Ces exercices sont l'occasion pour les groupes de mettre à jour leurs plans de préparation, de se réapprovisionner et de sécuriser les éléments de leurs maisons et de leurs lieux de travail afin d'éviter les dommages et les blessures en cas de catastrophe. 

Au-delà du changement de conception du code 

L'objectif premier des codes de construction actuels est la sécurité des personnes, sur la base d'une catégorie de risque qui prend en compte un événement sismique conférant aux nouvelles constructions un risque d'effondrement uniforme de 1 % sur un horizon de 50 ans. Cela garantit qu'il n'y aura aucune perte de vie pendant et immédiatement après un tremblement de terre, mais ne tient pas compte du délai nécessaire pour réoccuper et réutiliser un bâtiment ou une infrastructure vitale, ni pour les remplacer s'ils sont endommagés de manière irréparable. Le délai de remise en état d’un immeuble de bureaux type à San Francisco est estimé à 6-12 mois pour un séisme de niveau de conception et à environ 2 ans pour le séisme maximal pris en compte dans le code. Ce délai dépend du risque lié au bâtiment et de sa conception. À Christchurch, en Nouvelle-Zélande, lors d’un séisme, les bâtiments ont été trop endommagés pour être réparés, ce qui a conduit à leur démolition et à leur reconstruction, prolongeant ainsi la remise en état. Un séisme majeur à New York pourrait nécessiter une reconstruction similaire, allongeant le processus même si les bâtiments ne s'effondrent pas. 

L'intérêt croissant du grand public et des professionnels pour l'amélioration de la résilience et de la reprise après sinistre a conduit à la reconduction du Programme national de réduction des risques sismiques en 2018, le Congrès ayant chargé l'Institut national des normes et des technologies (NIST) et la FEMA de mener une initiative visant à identifier les besoins nécessaires pour réduire le délai de réintégration des lieux et de reprise des activités par le public après un séisme.  

En 2021, les deux agences ont publié le document intitulé « Options recommandées pour améliorer l’environnement bâti en vue de la réoccupation et de la reprise fonctionnelle après un séisme ». Le concept de rétablissement fonctionnel (en plus de la sécurité des personnes) est présenté comme un état de performance post-sismique dans lequel un bâtiment ou un système d’infrastructure est maintenu ou restauré, afin de soutenir de manière sûre et adéquate les fonctions de base prévues avant le séisme pour l’utilisation ou l’occupation d’un bâtiment, ou le niveau de service d’un système vital. Le délai acceptable pour le rétablissement fonctionnel après l’événement peut varier selon les différentes utilisations des bâtiments et les différents services vitaux.  

Le nouveau concept de « récupération fonctionnelle » est centré sur l’humain et nécessite de dépasser la simple approche technique pour adopter une philosophie qui allie les connaissances techniques à la mise en œuvre et à la récupération. Des études préliminaires utilisant des cadres de récupération fonctionnelle (FR) d’aide à la décision, qui prennent en compte non seulement les risques et les pertes liés aux dommages, mais aussi le délai de remise en service, ont montré une augmentation significative des avantages liés à l’investissement dans la résilience. ²⁵Publication spéciale NIST-FEMA NIST SP-1254/FEMA P-2090, https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/SpecialPublications/NIST.SP.1254.pdf

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