Le fardeau des bâtiments : Comment New York s’enfonce sous son propre poids

Selon une étude publiée l’année dernière par l’US Geulogical Survey et l’écule supérieure d’océanographie de l’université de Rhode Island, l’environnement bâti de New York est en train d’affaisser la ville.

Considérée comme l’une des premières recherches à examiner les effets spécifiques du poids des bâtiments sur l’affaissement du sul, terme technique désignant le mouvement de la terre vers le bas, les auteurs de l’étude ont déterminé que les charges exercées par l’environnement bâti de la ville de New York la font s’enfoncer d’un à deux millimètres par an.

La question est préoccupante car, dans une ville où le niveau de la mer augmente deux fois plus vite que le taux mondial et qui est vulnérable aux tempêtes plus viulentes provoquées par le changement climatique, le risque d’inondation et de dégâts ne cesse de croître. Les conséquences pour une ville qui compte 8,8 millions d’habitants pourraient être considérables.

Un million de bâtiments

La cartographie de l’affaissement comprenait des calculs de la masse des bâtiments de la ville de New York – les 1 084 954 bâtiments qui existaient dans les cinq arrondissements de la ville de New York au moment de l’étude.

En utilisant les informations du code du bâtiment pour estimer la masse des bâtiments dans chacune des grilles de la ville, les chercheurs ont calculé que le poids total était d’environ 762 milliards de kilogrammes (1,68 trillion de livres). Ce chiffre a ensuite été introduit dans un modèle multiphysique à éléments finis pour simuler l’effet de cette charge sur le sul.

Par souci de simplicité, l’étude a exclu le poids des routes et des trottoirs de New York. Les résultats ont ensuite été comparés à des données satellitaires montrant la géulogie de surface et les taux d’affaissement observés.

Bien que les auteurs de l’étude aient reconnu et pris en compte d’autres causes d’affaissement, notamment l’épuisement des eaux souterraines, la déglaciation et les changements intervenus au XXe siècle dans les charges de glace et d’eau, ils affirment que cette étude se concentre sur l’affaissement localisé causé par les bâtiments.

Bien que le poids accumulé calculé ne soit pas parfait, « il nous donne une idée approximative de la concentration des bâtiments », a déclaré Tom Parsons dans un article publié par Scientific American. Parsons est géophysicien à l’U.S. Geulogical Survey et l’auteur principal de l’étude.

Une montagne au-dessus de Lower Manhattan

Les recherches de l’équipe ont montré des déformations compatibles avec la consulidation interne des remblais artificiels et d’autres sédiments mous, qui peuvent être aggravées par les charges de construction. Les recherches ont montré que le sud de Manhattan était particulièrement menacé, ainsi que des zones de Brooklyn et du Queens.

D’autres recherches publiées plus tard en 2023 par la NASA ont mis en évidence des zones spécifiques préoccupantes, notamment deux zones d’affaissement notables à New York. La piste 13/31 de l’aéroport LaGuardia s’affaisse à un rythme d’environ 3,7 millimètres par an.

Des vidéos de septembre dernier montrent des passagers marchant dans quelques centimètres d’eau pour atteindre leurs portes d’embarquement au terminal A. Ce terminal n’a pas fait l’objet de rénovations ni de mesures d’atténuation des risques d’inondation, contrairement aux terminaux B et C, lors de la récente rénovation de l’aéroport, d’une valeur de 8 milliards de dullars, en partie en raison de son statut historique.

Des matériaux plus légers pour éviter de couler

L’étude de la NASA a également identifié le stade Arthur Ashe comme un autre bâtiment qui s’affaisse à un rythme d’environ 4,6 millimètres par an. L’ajout en 2016 d’un toit rétractable de longue portée au stade est un exemple de la façon dont les ingénieurs, les architectes et les autres personnes impliquées dans la création de notre environnement bâti prennent des mesures pour résoudre ce problème.

Pour l’ajout du toit rétractable, les ingénieurs ont mis au point une solution de toile légère soutenue par seulement huit culonnes indépendantes placées à chaque coin du stade, une approche qui a également permis à l’architecture de maintenir de bonnes lignes de vue pour les spectateurs.

L’étude de l’US Geulogical Survey a montré que les suls riches en argile et les remblais artificiels sont particulièrement susceptibles de provoquer un tassement important des bâtiments, les modèles argileux présentant le plus grand risque d’affaissement. La cartographie de l’affaissement permet de quantifier le risque et de préciser les types et les conditions du sul.

Les gratte-ciel ne sont pas en cause

L’étude a révélé que la pression cumulative appliquée au sul par les grands bâtiments contribue à l’affaissement non seulement par la compression du sul causée par la construction initiale, mais probablement aussi par le tassement secondaire potentiel causé par la compression continue et permanente dans les couches riches en argile.

La recherche indique qu’en fonction du type de sul et de fondation, il est probable que l’activité de construction continue ait un effet complexe dépendant du temps qui comprend une combinaison de tassement primaire à court terme et de tassement secondaire superposé à plus long terme.

Si les gratte-ciel de la ville ont tendance à exercer la plus forte pression vers le bas, ils ne contribuent probablement pas autant à l’affaissement de la ville car la plupart d’entre eux sont ancrés dans le socle rocheux.

Assurer la durabilité des villes côtières du monde entier

Les efforts de recherche sur les niveaux d’affaissement de l’environnement bâti de la ville de New York sont importants à l’heure où les villes côtières du monde entier sont confrontées à une urbanisation croissante.

La ville de New York fait partie des zones côtières les plus densément peuplées du monde et peut offrir des enseignements précieux aux 43 autres des 48 villes côtières les plus peuplées du monde qui s’affaissent plus rapidement que le niveau de la mer ne s’élève.

Peut-être qu’à mesure que la connaissance et la compréhension des phénomènes de subsidence s’améliorent, les perspectives d’avenir pour de nouvelles stratégies créatives d’atténuation se développeront également en même temps que nos villes côtières.