vignette|upright=2|Les débris de Ground Zero, avec des repères indiquant les emplacements des bâtiments détruits.
L'effondrement des tours du World Trade Center a été l'évènement central des attentats du 11 septembre 2001, durant lesquels chacune des tours jumelles a été frappée par le détournement d'un avion de ligne.
La tour sud (2 WTC) s'est effondrée à (heure locale), moins d'une heure après avoir été frappée par le , suivie à par la tour nord (1 WTC), près de 100 minutes après avoir été frappée par le .
qui se trouvaient à l'intérieur et à proximité des tours ont été tuées, dont 343 sapeurs-pompiers, 23 officiers de police du NYPD et 37 officiers de la police portuaire. À ce bilan s'ajoutent les 147 passagers et membres d'équipage à bord des deux avions ainsi que les 10 terroristes.
L'effondrement des tours jumelles a aussi causé d'importants dégâts au reste du complexe et aux bâtiments avoisinants, notamment à la WTC 7 qui s'est à son tour effondrée à ..
Les rapports officiels L'Agence fédérale des situations d'urgence (FEMA) a entrepris une étude de la résistance des bâtiments, achevée en . Elle concluait que la conception des tours était bonne et attribuait les effondrements à des facteurs échappant totalement au contrôle des constructeurs. Bien qu'estimant nécessaire une étude supplémentaire, la FEMA suggérait que les incendies causés par le crash des avions avaient probablement affaibli les solives des planchers et amorcé les effondrements. Selon ce rapport – ultérieurement contredit par les conclusions du NIST – les étages se seraient détachés de la structure portante des bâtiments et se seraient effondrés les uns sur les autres, entraînant un effondrement progressif .
L'enquête initiale de la FEMA a été révisée par une enquête plus détaillée du National Institute of Standards and Technology (NIST), terminée en . Comme la FEMA, le NIST mettait hors de cause la conception du WTC, notant que la sévérité des attaques et l'ampleur des destructions allaient bien au-delà de tout ce qu'avaient pu connaître les villes américaines dans le passé. Le NIST soulignait aussi le rôle des incendies, mais n'attribua pas les effondrements à la défaillance des solives. Au lieu de cela, il considérait que les planchers avaient fléchi, tirant les colonnes vers l'intérieur : « Ceci a mené au fléchissement initial des colonnes vers l'intérieur et à l'affaissement de la face sud du WTC 1 et de la face est du WTC 2, amorçant l'effondrement de chacune des tours ».
Le nettoyage du site impliqua des opérations 24h/24, effectuées par de nombreux entrepreneurs, et finit par coûter des centaines de millions de dollars. La démolition des bâtiments endommagés alentour continua même lorsque de nouvelles constructions eurent commencé, comme celle de la 1 WTC. Des bâtiments détruits, le 7 World Trade Center a été remplacé le premier, sa construction s'étant achevée en 2006.
La conception des bâtiments L'architecte Minoru Yamasaki avait conçu les tours comme des tubes segmentés fournissant aux locataires des étages vastes et dégagés, sans colonnes ni murs. Les colonnes étaient donc faiblement espacées pour supporter la majeure partie du poids de la structure, secondées par des colonnes au centre. Au-dessus du , se trouvaient 59 colonnes externes sur chaque face des tours et 47 colonnes au centre. Tous les ascenseurs et les escaliers étaient placés dans le cœur du bâtiment, laissant un large espace libre de colonnes entre le périmètre externe, relié au cœur au moyen de poutres pré-fabriquées.
Les étages étaient constitués de plaques de béton léger d'une épaisseur de () reposant sur un treillis en acier. Une grille de fermes légères et de fermes principales supportaient les étages. Ces fermes étaient reliées aux façades par les colonnes externes. Les parties supérieures des fermes étaient boulonnées aux attaches et soudées du côté extérieur et à un chenal soudé aux colonnes du cœur du côté interne. La conception réduisait la sensation de balancement ressentie par les occupants. Les fermes supportaient une plaque de béton léger de () d'épaisseur, qui partageait des connexions pour une action combinée.
Les tours incorporaient également une armature de coiffe ou treillis à balancier placée entre les et , qui consistaient en 6 fermes au long de l'axe du cœur et 4 le long de l'axe court. Ce système de fermes permettait une redistribution des charges entre les colonnes de la façade externe et celles du cœur. On y a attribué un rôle clé dans l'effondrement .
Les concepteurs avaient envisagé les effets de l'impact d'un avion commercial et pensaient que les structures resteraient debout lors d'un tel évènement mais le NIST considéra qu'ils n'avaient pas estimé correctement l'effet de tels impacts sur les structures et particulièrement les conséquences d'incendies.
Les dégâts causés par les collisions vignette|Localisations des impacts sur les tours 1 et 2. vignette|redresse=1.5|Schéma montrant à quels étages les avions ont percuté les tours jumelles du World Trade Center.
Les pirates de l'air ont lancé deux avions de ligne Boeing 767 dans les tours : un Boeing 767-200ER (le vol 11 American Airlines) et un Boeing 767-200 (le vol 175 United Airlines). Le 1 WTC (tour nord) a été touché à 8 h 46 par le vol 11 entre les et . Le 2 WTC (tour sud) a été touché à 9 h 03 par le vol 175 entre les et .
Un Boeing 767-200 mesure () de long pour une envergure de (), avec une capacité allant jusqu'à 62,2 (-200) à 91 (-200ER) m³ de carburant. Les avions ont percuté les tours à des vitesses très élevées. Le vol 11 volait à quand il s'est écrasé dans la tour Nord ; le vol 175 a percuté la tour Sud à environ . En plus de rompre un certain nombre de colonnes portantes, les explosions résultant des impacts sur chacune des tours ont enflammé ( gallons) de carburant et ont immédiatement propagé le feu sur plusieurs étages tandis que se consumaient papier, mobilier, moquette, ordinateurs, livres, murs, charpente et autres objets dans tous les étages touchés. La force de l'explosion issue de l'impact dans le 1 WTC s'est propagée par au moins un des conduits d'ascenseur sur toute la hauteur du bâtiment jusqu'au rez-de-chaussée, soufflant toutes les fenêtres et laissant un grand nombre de personnes blessées.
Incendies La construction légère et la nature creuse des structures ont permis au carburant de pénétrer jusqu'à l'intérieur des tours, déclenchant de nombreux feux simultanément au-dessus d'une grande surface des étages touchés. Le carburant des avions brûla tout au plus quelques minutes mais l'intérieur des bâtiments brûla pendant une heure, voire une heure et demie. La température élevée des incendies affaiblit les colonnes et causa l'affaissement des étages, tirant les colonnes extérieures vers l'intérieur et réduisant leur capacité à supporter la masse supérieure de l'immeuble.
Dégradation de la situation Les appels téléphoniques des personnes piégées aux étages supérieurs ont relayé des informations via le 9-1-1 sur la situation. À 9 h 37, une personne bloquée au de la tour Sud signala que les étages inférieurs "dans les étages" s'étaient effondrés. La dégradation de la situation fut également signalée par les hélicoptères de l'unité aérienne du NYPD.
9 h 52 - L'unité aérienne du NYPD signale à la radio que "d'importants débris pourraient tomber du haut du 2 WTC. D'importants débris sont accrochés ici." 9 h 59 - Ils signalent que la tour Sud s'effondre. Les hélicoptères du NYPD signalent la dégradation de la situation de la tour Nord. 10 h 20 - L'unité aérienne du NYPD signale que le haut de la tour pourrait pencher. 10 h 21 - Ils signalent que la tour Nord se plie vers le coin Sud-Est et se penche vers le Sud. 10 h 27 - L'unité aérienne signale que le toit est sur le point de s'effondrer. 10 h 28 - Le NYPD signale que la tour s'effondre.
En raison du manque de communication avec le NYPD et de problèmes avec des radios défectueuses du FDNY, les pompiers à l'intérieur des tours n'entendirent pas l'ordre d'évacuation de leurs supérieurs sur les lieux. 343 pompiers moururent dans l'effondrement des bâtiments"NY Firefighters attack Giuliani", BBC News, 12 juillet 2007 http://news.bbc.co.uk/2/hi/americas/6294198.stm.
Effondrement des tours jumelles À , la tour sud s'effondre, 56 minutes après la collision. La tour nord, percutée à , s'effondre à , soit 1h 42 minutes après l'impact. Ces effondrements produisirent d'énormes nuages de poussières et couvrirent une grande partie de la presqu'île de Manhattan pendant plusieurs jours.
À l'origine de chacun des effondrements, il est communément accepté que la défaillance des structures endommagées à la suite du choc créé par la collision des avions a entrainé la chute de la partie supérieure à l'impact des immeubles sur les parties inférieures. Par conséquent, chacun des immeubles s'est écroulé symétriquement et de manière plus ou moins perpendiculaire au sol, malgré l'inclinaison prise par le sommet des immeubles lors de leurs chutes et de l'apparente dispersion des débris au sol. Plus l'effondrement progressait, plus il produisait de poussières et de débris qui étaient expulsés par les fenêtres situées en dessous du front descendant de destruction. gauche|vignette|Débris de l'effondrement du WTC. Ce morceau de papier carbonisé est tombé dans la cour d'une résidence privée après les attentats.
Mécanique des effondrements En raison des différences entre les impacts, les effondrements des deux tours ont différé sur certains aspects mais dans les deux cas le même enchaînement d'évènements est survenu. Après que les impacts ont sectionné les colonnes extérieures et endommagé certains des piliers centraux, la charge s'exerçant sur les colonnes s'est vue redistribuée. Les treillis coiffant chacun des deux immeubles ont joué un rôle significatif dans la redistribution des charges dans la structure .
Les impacts ont également mis à mal par endroits la protection anti-feu des structures portantes métalliques, augmentant par là-même leur exposition à la chaleur. Dans les 102 minutes précédant l'effondrement de la tour nord, les feux ont atteint des températures qui, quoique bien en dessous du point de fusion, ont été suffisamment élevées pour affaiblir les colonnes de base de sorte qu'elles ont subi une déformation plastique et un fluage sous le poids des étages supérieurs. Le rapport du NIST modélise la situation.
Dans les deux tours, les colonnes et les planchers ont été également affaiblis par la chaleur des incendies, ce qui a conduit à des affaissements plusieurs dizaines de minutes avant l'effondrement de la tour Nord, relayés par des personnes situées aux étages concernés dans les deux tours. Ces affaissements ont conduit à exercer une force sur les colonnes extérieures des tours faisant replier la facade Est de la tour Sud, phénomène parfaitement visible dans plusieurs prises de vues avant l'effondrement.
Une combinaison de trois facteurs a permis à la tour nord de rester debout plus longtemps : le point d'impact était plus haut (de sorte que la charge de la gravité sur la zone la plus endommagée était plus faible), la vitesse de l'avion était plus faible (et donc un impact moindre) et les étages touchés avaient subi un traitement anti-incendie.
Effondrement progressif 250px|vignette|Photographie des parties de la façade extérieure de la Tour Sud (à droite) et de la Tour Nord (au centre, à gauche), et de dommages sur les bâtiments environnants.
L'analyse de la séquence vidéo de l'effondrement initial et des données sismiques montre que les premiers fragments de murs extérieurs ont frappé le sol 9 secondes après le début de la chute pour la tour Nord, et 11 secondes pour la tour Sud. Les cœurs des immeubles ont commencé à tomber 15 à 25 secondes après le début de l'effondrement (durées approximatives du fait de la poussière qui a obstrué la vue).