Чому вежі Світового торгового центру H-Metal обвалились
Крах веж-близнюків Світовий торговий центр (WTC) 11 вересня 2001 р. Був настільки ж раптовим, як і драматичним; повне знищення цих масивних будівель шокувало майже всіх. Навіть сьогодні широко поширені припущення про те, що в будівлях був конструктивний дефіцит, що сталеві стовпи розплавилися або що пожежне обладнання не спрацювало. Щоб відокремити цей факт від вигадки, ми спробували кількісно визначити різні деталі краху.
Вежі були спроектовані та побудовані з середини 1960-х до початку 1970-х рр. Вони представляли новий підхід до хмарочосів тим, що вони мали бути дуже легкими та залучати модульні методи будівництва, щоб пришвидшити програму та зменшити витрати.
Кожна вежа мала висоту понад 411 м над рівнем вулиці та 21 м нижче цього рівня. Конструкції мали відношення висоти до ширини 6,8. Загальна вага конструкції становила близько 500 000 т, але в конструкції домінував тиск вітру, а не гравітаційне навантаження. Будівля являє собою величезне полотно, яке повинно протистояти урагану 225 кілометрів на годину. Вежі WTC розроблені для витримки вітрового навантаження 2 кПа - загального бічного навантаження 5000 т.
Попередні звіти зазначали, наскільки добре будівлі витримували початковий удар літака. Однак, коли визнається, що вежі перевищували вагу літака більше ніж в 1000 разів і були розроблені таким чином, щоб витримати постійне навантаження вітром, що перевищує вагу літака, що перевищує 30 разів, ця здатність протистояти початковому удару зовсім не дивна.
Незважаючи на те, що удар літака, безсумнівно, зруйнував багато стовпів ВТЦ, кількість колон, втрачених під час початкового удару, не була великою, а навантаження перенесли на решту колон. Рівне чи навіть більше значення мав вибух, який стався під час удару. Очевидно, що пожежа, що сталася, була основною причиною катастрофи.
Відомо, що конструкційна сталь він починає розм'якшуватися приблизно до 425 ° C і втрачає приблизно половину опору при 650 ° C. Але навіть 50% втрати опору все ще недостатньо для пояснення краху ВТЦ.
Додатковою проблемою була деформація сталі у вогні. Температура вогню була не скрізь рівномірною. Враховуючи теплове розширення сталі, різниця температур 150 ° C від однієї точки до іншої призведе до залишкових напружень на рівні ефективності. Це призвело до деформацій конструкційної сталі. Таким чином, руйнування сталі було викликано двома факторами: втратою міцності внаслідок температури вогню та втратою цілісності конструкції внаслідок деформації сталі, що зазнала нерівномірних температур.
Світовий торговий центр був розроблений неправильно. Жоден дизайнер WTC не передбачав, як і не передбачав, коктейль Молотова такого розміру на одному з поверхів будівлі. Хмарочоси призначені витримувати вогонь протягом трьох годин, навіть якщо спринклерна система не працює. Цей час повинен бути достатньо довгим для евакуації мешканців будівлі. Вежі WTC вони тривали менше, ніж прогнозували, оскільки паливне навантаження було настільки великим. У офісній будівлі немає звичайних пожеж, які за лічені секунди охопили б 4000 квадратних метрів простору, оскільки пожежа в СЦЗ розвинулася. Зазвичай на поширення по всій поверхні піде до години. Ми мали справу з дуже великою пожежею, яка швидко прогресувала.
Майже кожна велика будівля має конструкцію, яка дозволяє втратити такий основний елемент конструкції, як стовп. Однак, коли більше членів поступаються, завдання врешті-решт впливають на сусідніх членів, і розпад відбувається як ефект доміно.
Як поперечні балки з двох поверхів, які найбільше постраждали від пожежі, поступилися місцем, і зовнішні стовпи почали рухатися назовні, поверхи над ними також впали. Нижній поверх (місткістю, розрахованим на 1300 т) не міг витримати приблизно 45 000 тонн, що обвалилися з верхніх поверхів. Це спричинило ефект доміно, через який будівлі зруйнувалися за десять секунд зі швидкістю близько 200 кілометрів на годину.