Разрушение башен Всемирного торгового центра (ВТЦ) стало основным событием из тех, которые происходили в США в связи с террористическими актами 11 сентября 2001 года. Две главные башни комплекса ВТЦ были поражены угнанными пассажирскими авиалайнерами. Южная башня 2 WTC обрушилась в 09:59, через час после того, как в неё врезался самолёт. Северная башня 1 WTC последовала за ней в 10:28. Также в результате стихийно возникших пожаров в 17:20 обрушилась башня 7 WTC.

В общей сложности погиб 2751 человек, включая 157 пассажиров и членов команды на борту обоих самолётов. Обрушение башен нанесло серьёзный урон строениям комплекса ВТЦ, а также окружающим зданиям.

Федеральное агентство чрезвычайных ситуаций (FEMA) завершило изучение обстоятельств трагедии в мае 2002 года. Агентство признало, что конструкция башен ВТЦ соответствовала требованиям, разрушение башен объясняется действием чрезвычайных факторов, находящихся вне возможностей контроля проектировщиков и строителей. FEMA высказало предварительное мнение, что разрушение, возможно, было вызвано ослаблением конструкций, поддерживающих перекрытия этажей. В тот момент, когда поддерживающие фермы на этажах зоны удара отделились от центральных опорных колонн, верхние этажи стали падать на нижние и здание «сложилось».

Предложенная FEMA версия была впоследствии отвергнута в процессе завершившегося в сентябре 2005 года более детального расследования, произведённого Национальным институтом стандартов и технологий (NIST). Так же, как и FEMA, NIST не имел претензий к конструкции башен ВТЦ, отмечая, что сами атаки, а также величина нанесённых зданиям повреждений были далеко за пределами всего того, что когда-либо происходило в США. NIST объяснял разрушение башен тем, что оседающий пол (точнее, перекрытие) загнул внутрь внешние колонны здания, что вызвало обрушение верхних этажей.

Расчистка территории ВТЦ от обломков стала круглосуточной операцией, с привлечением множества подрядчиков и субподрядчиков; было потрачено несколько сотен миллионов долларов. Здание 7 WTC построено заново.

Конструкция башен ВТЦ

Габариты сооружения в плане 63,4 × 63,4 м, ядра жёсткости — 26,8 × 42,1 м. Высота — 417 и 415 метров соответственно. Масса каждого здания — около 200 тыс. тонн, несмотря на то, что оба имели лёгкую конструкцию.

Башни ВТЦ были сконструированы по типу «труба в трубе» (стволовая конструктивная схема) для того, чтобы создать на этажах непрерывное пространство, не разделённое стенами или колоннами. Это было достигнуто за счёт того, что наружная стена башни фактически представляла собой множество установленных рядом колонн, воспринимающих основную вертикальную нагрузку, в то время как ветровая нагрузка приходилась в основном на силовые колонны, находящиеся в центре башни (ядро жёсткости). Начиная с десятого этажа каждая стена башни была составлена из 59 колонн, в центре башни было установлено 49 силовых колонн. Все лифты и лестничные клетки проходили в ядре жёсткости, оставляя между ядром и периметром башни большое свободное пространство для размещения офисов.

Конструкция этажного перекрытия представляла собой 10 см лёгкого бетона, уложенного на несъёмную опалубку из профилированного настила. Профнастил укладывался на второстепенные (вспомогательные) фермы, опиравшиеся на главные фермы, передающие нагрузку на центральные и крайние колонны. Главные фермы имели длину 11 и 18 метров (в зависимости от пролёта), укладывались с шагом 2,1 м и были с внешней стороны прикреплены к перемычкам, соединяющим крайние колонны на уровне каждого этажа, а с внутренней — к центральным колоннам. Пол крепился через эластичные демпферы, призванные снижать воздействие колебаний здания на работающих в нём людей.

Каждая башня также имела дополнительную структуру усиления верхней части, включавшую верхние фермы и консольные фермы, расположенные между 107-м и 110-м этажами, которые состояли из шести ферм вдоль длинной оси (ядра) и четырёх вдоль короткой оси, которая служила для повышения общей устойчивости здания и перераспределения нагрузки от шпиля антенны, которая была установлена только на одну из башен (Северную). NIST установил, что эта конструкция сыграла ключевую роль в последовательности событий, приведших к полному разрушению башен.

Возможности противостояния пожару и попаданию самолётов Как и все современные высотные здания, башни ВТЦ проектировались и строились в расчёте на противостояние обычному пожару. Многие противопожарные элементы закладывались ещё на этапе проектирования и строительства, другие были добавлены после пожара 1975 года, который охватил шесть этажей, прежде чем был локализован и потушен. Произведённые ещё до катастрофы тесты показывали, что стальные конструкции башен соответствуют существующим требованиям по огнестойкости или даже превосходят их.

Инженеры по строительным конструкциям, проектировавшие Всемирный торговый центр, учитывали возможность того, что со зданием может столкнуться самолёт. В июле 1945 года бомбардировщик B-25 Mitchell потерял ориентацию в тумане и врезался в 79-й этаж Эмпайр-стейт-билдинг. двухмоторный самолёт C-45 Beechcraft столкнулся с небоскрёбом на Уолл-стрит, 40, а другой самолёт был близок к ещё одному столкновению с Эмпайр-стейт-билдинг.

NIST заявлял, что «Американские стандарты строительства не содержат требований к устойчивости зданий при попадании в них самолёта. … и таким образом, здания не проектируются с расчётом на противостояние удару полностью заправленного коммерческого авиалайнера.», тем не менее конструкторы и архитекторы ВТЦ обсуждали эту проблему и признавали её важность. Лесли Робертсон, один из главных инженеров Всемирного торгового центра, вспоминал, что рассматривался сценарий попадания в здание реактивного авиалайнера Boeing 707, потерявшего ориентацию в тумане и летящего на относительно низкой скорости в поисках аэропорта имени Джона Кеннеди или аэропорта Ньюарк Либерти. Джон Скиллинг, другой инженер ВТЦ, говорил в 1993 году, что его подчинённые проводили анализ, который показал, что самой большой проблемой в случае столкновения лайнера Boeing 707 с одной из башен ВТЦ станет попадание большой массы топлива внутрь здания, что приведёт к «страшному пожару» и множеству человеческих жертв, но само здание останется стоять. FEMA писала, что здания ВТЦ строились с учётом столкновения с реактивным авиалайнером Boeing 707, весящим 119 тонн и летящим при этом на низкой скорости около 290 км/ч, что намного меньше по весу и по скорости, чем те самолёты, которые были использованы в атаках 11 сентября.

NIST обнаружил в архивах трёхстраничный доклад, суммирующий исследование, моделировавшее попадание в здание Boeing 707 или Douglas DC-8 на скорости 950 км/ч. Исследование показывало, что здание не должно разрушиться в результате такого попадания. Но, как отмечали эксперты NIST, «исследование 1964 года не содержало моделирования эффекта пожара, вызванного распылением авиационного топлива по зданию». Также NIST отметил, что в отсутствие первоначальных расчётов, используемых для моделирования ситуации, дальнейшее комментирование данной темы будет, в основном, «спекуляцией». Другим документом, найденным NIST, было вычисление периода колебаний здания в случае попадания самолёта в 80-й этаж башни ВТЦ, но в нём не было сделано никаких предположений о судьбе здания после столкновения. В отчёте об оценке имущественного риска, подготовленного для Silverstain Properties, случай попадания самолёта в башни ВТЦ рассматривался как маловероятный, но возможный. Авторы отчёта ссылались на инженеров по строительным конструкциям ВТЦ, по мнению которых башни должны были выстоять в случае столкновения крупного пассажирского самолёта, но горящее топливо, стекающее из самолёта до уровня земли, повредило бы обшивку здания. Часть документов, связанных с анализом сценария попадания самолёта в башни, была утеряна в результате разрушения WTC 1 и WTC 7, в которых хранились документы Портового управления Нью-Йорка и Нью-Джерси и Silverstain Properties.

Последовательность событий

Попадание самолётов в башни

Авиалайнер Boeing 767-200 имеет длину 48,5 м, размах крыльев 48 м, несёт на борту от 62 тонн (-200) до 91 тонн (-200ER) авиационного топлива.

Террористы направили в башни два реактивных авиалайнера Boeing 767, рейс 11 American Airlines (767-200ER) и рейс 175 United Airlines (767-200): Северная башня (1 WTC) была поражена в 8:46 рейсом 11, между 93 и 99 этажами; Южная башня (2 WTC) была поражена в 9:03 рейсом 175, между 77 и 85 этажами. Столкновение самолётов с башнями произошло на очень большой скорости: рейс 11 летел со скоростью примерно 700 км/ч; рейс 175 летел со скоростью около 870 км/ч. Попадания не только привели к серьёзным разрушениям несущих колонн, но и вызвали взрыв приблизительно 38 тысяч литров авиационного топлива в каждой башне, что привело к почти мгновенному распространению сильного пожара на нескольких этажах, где находилась офисная мебель, бумага, ковровые покрытия, книги и другие горючие материалы. Ударная волна от попадания в Северную башню распространилась вниз до первого этажа как минимум по одной шахте скоростного лифта, выбила стёкла на первом этаже, от чего пострадало несколько человек.

Пожары

Лёгкая конструкция башен и отсутствие сплошных стен и перекрытий привели к тому, что авиационное топливо распространилось в достаточно большом объёме зданий, приведя к многочисленным возгораниям на нескольких этажах, близких к зонам попадания самолётов. Хотя авиационное топливо выгорело в течение нескольких минут, горючие материалы в самих зданиях поддерживали интенсивные пожары ещё в течение часа или полутора. Возможно, что если бы на пути самолётов оказались более традиционные конструкции, то пожары не были бы настолько централизованными и интенсивными — обломки самолётов и авиационное топливо могли остаться преимущественно в периферийной области здания, а не проникнуть непосредственно к его центральной части. В этом случае, башни, возможно, устояли бы или, во всяком случае, простояли бы существенно дольше.

Развитие ситуации

Звонки попавших в ловушку на верхних этажах башен людей в службу 9-1-1 дают некоторое представление о дальнейшем развитии ситуации. В 9:37 в службу позвонил человек, находившийся на 105 этаже южной башни, и сообщил, что этажи под ним «в районе 90-х этажей» обрушились. Об ухудшении ситуации также сообщали с вертолётов пожарного департамента, находившихся в воздухе в районе горящих башен.

Развитие ситуации с Южной башней ВТЦ:

9:52 — вертолёт пожарного департамента сообщает по радио: «большие куски здания могут упасть с верхних этажей Южной башни. Мы наблюдаем большие части здания, находящиеся в подвешенном состоянии». 9:59 — с вертолёта сообщают, что Южная башня падает.

Также с вертолётов сообщали о развитии ситуации с Северной башней ВТЦ:

10:20 — вертолёт пожарного департамента сообщает, что верхние этажи северной башни могут быть неустойчивы. 10:21 — сообщается, что покосился юго-восточный угол башни и что башня начинает клониться в южную сторону. 10:27 — сообщается, что крыша Северной башни может обрушиться в любую минуту. 10:28 — с вертолёта сообщают, что Северная башня обрушилась.

Перегрузка диспетчеров и плохая работа коммуникаций привели к тому, что пожарный и полицейский департаменты Нью-Йорка испытывали большие проблемы с обеспечением своевременного взаимодействия, как со своими подразделениями, так и друг с другом. В результате пожарные команды, находившиеся в башнях, не получили приказа об эвакуации и при обрушении зданий погибло 343 пожарныхNY Firefighters attack Giuliani. BBC News, July 12, 2007 http://news.bbc.co.uk/2/hi/americas/6294198.stm .

Обрушение башен и его процесс