Уязвимости в конструкции Всемирного торгового центра (ВТЦ) в Нью-Йорке, вероятно, способствовали обрушению двух его главных башен и прилегающих зданий, по словам Рональда О. Гамбургера, инженера-строителя, в настоящее время расследующего сентябрьскую катастрофу. 11 катастрофа.
``Эти здания были невероятно прочными, особенно в том, что касается сопротивления статической нагрузке и ветровой нагрузке, но они также имели ряд уязвимых мест ``, - сказал Гамбургер перед переполненной аудиторией 1 ноября.29 сентября, когда он прочитал вторую почетную лекцию Джона А. Блюма - ежегодное мероприятие, спонсируемое Стэнфордским инженерным центром по изучению землетрясений Блюма.
``То, что пережил Нью-Йорк 11 сентября, было очень похоже на землетрясение, - сказал он аудитории Стэнфорда. «Жизненные потери превысили все, что мы в Соединенных Штатах испытали во время землетрясения, а финансовые потери превысили все, что мы испытали, и все это произошло в пределах одной квадратной мили».
В качестве главного инженера-строителя и старшего вице-президента ABS Consulting Inc. в Окленде, Калифорния, Гамбургер является членом группы инженеров, уполномоченной Институтом инженеров-строителей Американского общества инженеров-строителей (ASCE) оценить производительность ВТЦ и окружающих зданий после терактов.
Он указал, что четыре здания были немедленно разрушены при штурме ВТЦ, а трем другим был нанесен непоправимый ущерб, и они находятся в процессе сноса. Еще полдюжины зданий пострадали структурно, но их можно отремонтировать, а еще более 50 пострадали от огромного облака обломков и горящего материала, последовавшего за обрушением башен-близнецов.
``Пострадало 30 миллионов квадратных футов коммерческих площадей, в том числе 10 миллионов квадратных футов, которые были вывезены навсегда, что эквивалентно всем финансовым офисным помещениям в городе Сан-Франциско `, - отметил он.
План угонщиков
Используя фотографии ВТЦ, сделанные до, во время и после нападений 11 сентября, Гамбургер представил краткую хронологию событий. Он отметил, что первый лайнер врезался в северную башню под углом 45 градусов, повредив этажи с 92 по 95. Примерно через 40 минут второй самолет врезался в южную башню, задев этажи с 78 по 84.
``Я считаю, что угонщики направили самолет в самую нижнюю часть зданий, к которым у них был доступ, `` прокомментировал Гамбургер. ``Если бы поблизости не было построек, они бы ударили по башням ниже.``
Один из зрителей спросил Гамбургера, считает ли он, что пилоты намеренно накренили самолеты под углом, чтобы снести как можно больше этажей.
``Да,`` ответил он.
Согласно предварительному анализу Гамбургера, удар реактивных лайнеров разрушил и сломал две трети опорных колонн на одной стороне каждой башни, что привело к частичному обрушению нескольких этажей. Обломки проникли в ядро каждого здания и, возможно, повредили основные колонны, расположенные в центре 110-этажных строений.
``Поврежденные колонны выдержали вес здания, поэтому логика подсказывала, что здание упадет, - сказал Гамбургер, - но этого не произошло. Из-за большой структурной избыточности нагрузка распределялась на другие части здания. У нас есть основания полагать, что без пожара здания могли простоять бесконечно долго и ремонтироваться. Но у нас был пожар.``
Рожденный огнем
Гамбургер отметил, что топливо в обоих лайнерах быстро сгорело, несмотря на сообщения СМИ о том, что самолет продолжал гореть еще долгое время после крушения.
``Столкновение, вероятно, привело к выходу из строя противопожарной защиты в пострадавших районах, `` сказал он. «Мы думаем, что горючее зажгло несколько этажей здания», - добавил он, что оказало разрушительное воздействие на стальные опорные балки.
``Сталь рождается из огня, `` объяснил Гамбургер. «При повторном нагреве он расширяется и теряет свою жесткость. При температуре выше 1000 градусов по Фаренгейту он теряет значительную часть своей силы.
Он сказал, что экстремальная жара от пожаров могла привести к тому, что стальные полы расширились и прогнулись, что, возможно, привело к изгибу опорных колонн внутрь и их изгибу. Тепло также могло привести к тому, что стальной пол отделился от колонн, или сами колонны могли нагреться и выгнуться наружу.
Гамбургер и его коллеги еще не определили, какой из этих сценариев произошел 11 сентября, но мало кто сомневается, что обрушение верхних этажей башен ВТЦ привело к обрушению обеих конструкций.
``Подумайте о последствиях падения 25-этажного здания, `` сказал Гамбургер аудитории. ``Это было похоже на сваебойный молот, поэтому он и рухнул.``
Уязвимости
Признавая множество инноваций, внесенных в конструкцию башен ВТЦ в 1960-х годах, включая одно из первых применений компьютерного анализа стресса, Гамбургер также упомянул несколько особенностей, которые сделали здания уязвимыми для интенсивных пожаров, которые в конечном итоге вызвало их крах.
``Фарки перекрытия [балки] были относительно непрочными. Когда башня рухнула, фермы просто развалились, `` заметил он, отметив, что фермы трудно пожаробезопасны.
Hamburger отметил, что каждая башня была построена с использованием новой системы трубчатого каркаса, рассчитанной на сопротивление ветру со скоростью до 80 миль в час. Но соединения трубчатой рамы были слабыми, из-за чего они разваливались и превращались в трехконечные ракеты, которые врезались в улицу и в близлежащие здания.
Hamburger также обсудил обрушение здания 7 ВТЦ, в котором располагались офисы Con Edison, ФБР и ЦРУ.
``ВТЦ-7 был 47-этажным зданием и превратился в двухэтажную груду щебня, - сказал Гамбургер, - что сделало его первым крупным сооружением в Соединенных Штатах, которое рухнуло из-за пожара». `
Дизайн будущего
Он указал, что пожары часто возникают в высотных зданиях, и отметил, что в период с 1994 по 1998 год в Соединенных Штатах произошло 30 пожаров в зданиях высотой 50 этажей и выше.
``Вопрос в том, должны ли стандарты противопожарной защиты быть существенно изменены после 11 сентября, `` спросил Гамбургер, `` и должны ли инженерные проекты конструкций учитывать пожарную нагрузку и реакцию структуры? Сейчас инженеры-строители очень мало знают о пожаре.
Он и его коллеги попытаются ответить на эти вопросы, когда отчет ASCE будет обнародован следующей весной.
Есть ли смысл проектировать здания, чтобы выдержать такие события, как 11 сентября в будущем? «По моему мнению, нет», - заключил Гамбургер, хотя он поддерживает решение, принятое после взрыва в Оклахома-Сити в 1995 году, о перепроектировании федеральных зданий, чтобы они могли выдержать случайную потерю основных структурных элементов.
Серия лекций Блюма посвящена Джону А. Блюму, которого часто называют «отцом сейсмостойкого строительства», получившему степень бакалавра и доктора наук в Стэнфорде. В 1974 году он помог спонсировать Центр инженерии землетрясений Джона А. Блюма, который продвигает исследования и образование в области инженерии землетрясений. Сегодня, в возрасте 92 лет, Блюм остается профессором-консультантом Стэнфордского факультета гражданской и экологической инженерии.