Руйнування веж Всесвітнього торгового центру (ВТЦ) стало основною подією з тих, які відбувалися в США у зв'язку з терористичними актами 11 вересня 2001 року. Дві головні вежі комплексу ВТЦ були вражені викраденими комерційними авіалайнерами. Південна вежа 2 WTC обвалилася о 09:59, через годину після того, як в неї врізався літак, Північна вежа 1 WTC пішла за нею о 10:28. Також в результаті стихійно виниклих пожеж о 17:20 обвалилася вежа 7 WTC.

Загалом загинула 2751 людина, включаючи 157 пасажирів і членів команди на борту обох літаків. Обвалення веж завдало серйозної шкоди будівлям комплексу ВТЦ, а також навколишнім будівлям.

Федеральне агентство надзвичайних ситуацій (FEMA) завершило вивчення обставин трагедії в травні 2002 року. Агентство визнало, що конструкція веж ВТЦ відповідала вимогам, руйнування веж пояснюється дією надзвичайних чинників, що знаходилися поза можливостями контролю проєктувальників і будівельників. FEMA висловило попередню думку, що руйнування, можливо, було викликано ослабленням конструкцій, що підтримують перекриття поверхів. У той момент, коли підтримуючі ферми на поверхах зони удару відділилися від центральних опорних колон, верхні поверхи почали падати на нижні і будівля «склалася».

Запропоновану FEMA версію було згодом відкинуто в процесі більш детального розслідування, здійсненого Національним інститутом стандартів і технологій (NIST), яке завершилось у вересні 2005 року. Як і FEMA, NIST не мав претензій до конструкції веж ВТЦ, відзначаючи, що самі атаки, а також величина нанесених будівлям ушкоджень, були далеко за межами всього того, що коли-небудь відбувалося в США. NIST пояснював руйнування веж тим, що осідаюча підлога (точніше, перекриття) загнула всередину зовнішні колони будівлі, що викликало обвалення верхніх поверхів.

Розчищення території ВТЦ від уламків було цілодобовою операцією із залученням безлічі підрядників і субпідрядників. На це було витрачено кілька сотень мільйонів доларів. Будівлю 7 WTC відбудовано заново.

Конструкція веж ВТЦ

Габарити споруди в плані 63,4 × 63,4 м, ядра жорсткості — 26,8 × 42,1 м. Вежі ВТЦ були сконструйовані за типом «труба в трубі» (стовбурова конструктивна схема), щоб створити на поверхах безперервний простір, не розділений стінами або колонами. Це було досягнуто за рахунок того, що зовнішня стіна башти фактично мала вигляд безлічі встановлених поряд колон, які брали на себе основне вертикальне навантаження, тоді як вітрове навантаження припадало, головним чином, на силові колони, що знаходилися в центрі вежі (ядро жорсткості). Від 10 поверху кожна стіна башти складалася з 59 колон, в центрі вежі було встановлено 49 силових колон Всі ліфти та сходові клітки проходили в ядрі жорсткості, залишаючи між ядром і периметром вежі великий вільний простір для розміщення офісів.

Конструкція поверхового перекриття складалася з 10 см легкого бетону, покладеного на незнімну опалубку з профільованого настилу. Профлист укладався на другорядні (допоміжні) ферми, які спиралися на головні ферми, передаючи навантаження на центральні і крайні колони. Головні ферми мали довжину 11 і 18 метрів (залежно від прольоту), укладалися з кроком 2,1 м і були з зовнішнього боку прикріплені до перемичок, що з'єднували крайні колони на рівні кожного поверху, а з внутрішньої — до центральних колон. Підлога кріпилася через еластичні демпфери з метою зниження впливу коливань будівлі на працюючих в ньому людей.

Кожна вежа також мала додаткову структуру посилення верхньої частини, що включала верхні ферми і консольні ферми, розташовані між 107-м і 110-м поверхами, які складалися з шести ферм уздовж довгої осі (ядра) і чотирьох уздовж короткої осі, яка служила для підвищення загальної стійкості будівлі і перерозподілу навантаження від шпиля антени, яка була встановлена тільки на одну з веж (Північну). NIST встановив, що ця конструкція зіграла ключову роль в послідовності подій, що призвели до повного руйнування веж

Можливості протистояння пожежі і потрапляння літаків Як і всі сучасні висотні будівлі, вежі ВТЦ проєктувалися і будувалися з розрахунку на протистояння звичайній пожежі. Багато протипожежних елементів закладалися ще на етапі проєктування і будівництва, інші були додані після пожежі 1975 року, яка охопила шість поверхів, перш ніж її було локалізовано та погашено. Зроблені ще до катастрофи тести показували, що сталеві конструкції веж відповідають існуючим вимогам з вогнестійкості або навіть перевершують їх.

Інженери з будівельних конструкцій, які проєктували Всесвітній торговий центр, враховували можливість того, що з будівлею може зіткнутися літак. У липні 1945 року бомбардувальник B-25 Mitchell втратив орієнтацію в тумані і врізався в 79-й поверх Емпайр-стейт-білдінг. Роком пізніше двомоторний літак C-45 Beechcraft зіткнувся з хмарочосом на Волл-стріт, 40, а інший літак був близький до ще одного зіткнення з Емпайр-стейт-білдінг.

NIST заявляв, що «американські стандарти будівництва не містять вимог до стійкості будівель при потраплянні в них літака. … і, таким чином, будівлі проєктуються з розрахунком на протистояння удару повністю заправленого комерційного авіалайнера», проте конструктори й архітектори ВТЦ обговорювали цю проблему і визнавали її важливість. , один з головних інженерів Всесвітнього торгового центру, згадував, що розглядався сценарій потрапляння в будівлю реактивного авіалайнера Boeing 707, який втратив орієнтацію в тумані і летить на відносно низькій швидкості в пошуках аеропорту імені Джона Кеннеді або аеропорту Ньюарк Ліберті. Джон Скіллінг, інший інженер ВТЦ, говорив у 1993 році, що його підлеглі проводили аналіз, який показав, що найбільшою проблемою в разі зіткнення лайнера Boeing 707 з однією з веж ВТЦ стане потрапляння великої маси палива всередину будівлі, що призведе до «страшної пожежі» і великої кількості людських жертв, але сама будівля залишиться стояти. FEMA писала, що будівлі ВТЦ зводилися з урахуванням зіткнення з реактивним авіалайнером Boeing 707, що важить 119 тонн і летить при цьому на низькій швидкості близько 290 км/год, що набагато менше за вагою і за швидкістю, ніж ті літаки, які були використані в атаках 11 вересня.

NIST виявив в архівах доповідь на трьох аркушах, яка підсумовує дослідження, що моделює потрапляння в будівлю Boeing 707 або Douglas DC-8 на швидкості 950 км/год. Дослідження показувало, що будівля не повинна зруйнуватися в результаті такого потрапляння. Але, як зазначали експерти NIST, «дослідження 1964 року не містило моделювання ефекту пожежі, викликаної розпиленням авіаційного палива по будівлі». Також NIST зазначив, що під час відсутності первинних розрахунків, які використовуються для моделювання ситуації, подальше коментування цієї теми буде, головним чином, «спекуляцією». Іншим документом, знайденим NIST, було обчислення періоду коливань будівлі в разі потрапляння літака на 80-й поверх башти ВТЦ, але в ньому не було зроблено ніяких припущень про долю будівлі після зіткнення. У звіті про оцінку майнового ризику, підготовленого для Silverstain Properties, випадок потрапляння літака у вежі ВТЦ розглядався як малоймовірний, але можливий. Автори звіту посилалися на інженерів з будівельних конструкцій ВТЦ, на думку яких вежі мали вистояти в разі зіткнення великого пасажирського літака, але паливо, що горить та стікає з літака до рівня землі, пошкодило б обшивку будівлі. Частина документів, пов'язаних з аналізом сценарію потрапляння літака у вежі, була загублена в результаті руйнування WTC 1 і WTC 7, в яких зберігалися документи Портового управління Нью-Йорка і Нью-Джерсі і Silverstain Properties.

Потрапляння літаків у вежі

Терористи направили у вежі два реактивних авіалайнери Boeing 767, рейс 11 American Airlines (767-200ER) і рейс 175 United Airlines (767—200). Північна вежа (1 WTC) була вражена о 08:46 рейсом 11, між 93 і 99 поверхами. У Південну вежу (2 WTC) о 09:03 врізався рейс 175, між 77 і 85 поверхами.

Авіалайнер Boeing 767—200 має довжину 48,5 м, розмах крил 48 м, несе на борту від 62 тонн (-200) до 91 тонни (-200ER) авіаційного палива. Літаки врізалися у вежі на дуже великій швидкості: рейс 11 летів зі швидкістю приблизно 700 км/год у той момент, коли він врізався в Північну вежу; рейс 175 летів зі швидкістю близько 870 км/год у той момент, коли він врізався в Південну вежу. На додаток до того, що потрапляння призвели до серйозних руйнувань несучих колон, вони викликали вибух приблизно 38 тонн авіаційного палива в кожній вежі, що призвело до майже миттєвого розповсюдження сильної пожежі на декількох поверхах, де знаходилася офісні меблі, папір, килимові покриття, книги та інші горючі матеріали. Ударна хвиля від потрапляння в Північну вежу поширилася вниз до першого поверху, як мінімум по одній шахті швидкісного ліфта, вибила шибки на першому поверсі, через що постраждало кілька людей.

Пожежа Легка конструкція веж і відсутність суцільних стін і перекриттів призвели до того, що авіаційне паливо поширилося в досить великому обсязі будівлею, привівши до численних спалахів на декількох поверхах, близьких до зон потрапляння літаків. Саме авіаційне паливо вигоріло протягом декількох хвилин, але горючі матеріали в самій будівлі підтримували інтенсивні пожежі ще протягом години або півтори. Можливо, що якби на шляху літаків виявилися більш традиційні конструкції, то пожежі не були б настільки централізованими та інтенсивними — уламки літаків і авіаційне паливо могли залишитися переважно в периферійній області будівлі, а не проникнути безпосередньо до його центральної частини. В цьому випадку вежі, можливо, встояли б або принаймні простояли б значно довше.

Розвиток ситуації Дзвінки замкнених на верхніх поверхах веж людей до служби 911 дають певне уявлення про подальший розвиток ситуації. О 09:37 до служби зателефонував чоловік, який перебував на 105-му поверсі південної вежі, і повідомив, що поверхи під ним «в районі 90-х поверхів» обвалилися. Про погіршення ситуації також повідомляли з вертольотів пожежного департаменту, які перебували в повітрі в районі палаючих веж.

Розвиток ситуації з Південною вежею ВТЦ: 09:52 — вертоліт пожежного департаменту повідомляє по радіо, що «великі шматки будівлі можуть впасти з верхніх поверхів Південної башти. Ми спостерігаємо великі частини будівлі, що знаходяться в підвішеному стані». 09:59 — з вертольота повідомляють, що Південна вежа падає.

Також з вертольотів повідомляли про розвиток ситуації з Північною вежею ВТЦ: 10:20 — вертоліт пожежного департаменту повідомляє, що верхні поверхи північної вежі можуть бути нестійкі. 10:21 — повідомляється, що покосився південно-східний кут вежі і що вежа починає хилитися в південну сторону. 10:27 — повідомляється, що дах Північної вежі може обвалитися в будь-яку хвилину. 10:28 — з вертольота повідомляють, що Північна вежа обвалилася.

Перевантаження диспетчерів і погана робота комунікацій призвели до того, що пожежний і поліцейський департаменти Нью-Йорка відчували великі проблеми із забезпеченням своєчасної взаємодії, як зі своїми підрозділами, так і один з одним. У результаті пожежні команди, що знаходилися в баштах, не отримали наказу про евакуацію і при обваленні будинків загинуло 343 пожежнихNY Firefighters attack Giuliani. BBC News, July 12, 2007 http://news.bbc.co.uk/2/hi/americas/6294198.stm .

Обвалення веж ВТЦ О 09:59 обвалилася Південна вежа, через 56 хвилин після удару. Північна вежа простояла до 10:28, 102 хвилини після потрапляння в неї літака. В результаті обвалення вежі створили величезну хмару пилу, яка покрила значну частину Мангеттена. В обох випадках стався схожий процес, верхня пошкоджена частина будівлі обвалилася на нижні поверхи. Обидві вежі впали практично вертикально, хоча спостерігалося значне відхилення від вертикалі верхньої частини Південної вежі. Спостерігалося також вилітання уламків і пилу з вікон будинків нижче зони обвалення.

Механізм обвалення веж