Perché le torri del World Trade Center sono crollate?

Il crollo delle torri gemelle del World Trade Center l’11 settembre 2001 è stato tanto improvviso quanto drammatico.

La completa distruzione di questi imponenti edifici ha scioccato quasi tutti.

Ancora oggi, c’è una diffusa speculazione sul fatto che gli edifici fossero strutturalmente carenti, che i pilastri in acciaio si siano fusi o che le attrezzature antincendio non funzionassero.

Per separare i fatti dalla finzione, abbiamo cercato di quantificare vari dettagli del crollo.

TORRI DEL WORLD TRADE CENTER – PROGETTAZIONE E COSTRUZIONE

Sono stati progettati e costruiti dalla metà degli anni ’60 ai primi anni ’70.

Rappresentavano un nuovo approccio ai grattacieli in quanto dovevano essere molto leggeri e comportavano metodi di costruzione modulari al fine di accelerare il programma e ridurre i costi.

Ogni torre aveva un’altezza di oltre 411 m sopra il livello della strada e 21 m sotto questo livello.

Gli edifici avevano un rapporto altezza-larghezza di 6,8. Il peso totale della struttura era di circa 500.000 t, ma la pressione del vento, piuttosto che il carico gravitazionale, dominava il progetto.

L’edificio è un’enorme tela che deve resistere a un uragano di 225 chilometri all’ora. Le torri del WTC sono state progettate per resistere a un carico del vento di 2 kPa, per un carico laterale totale di 5000 t.

I rapporti preliminari hanno rilevato quanto bene gli edifici abbiano resistito all’impatto iniziale dell’aereo.

Tuttavia, quando si riconosce che le torri avevano una massa pari a più di 1.000 volte quella dell’aereo e erano progettate per resistere a un carico di vento costante pari a 30 volte il peso dell’aereo, questa capacità di resistere all’impatto iniziale non sorprende.

Mentre l’impatto dell’aereo distrusse senza dubbio molti piloni del WTC, il numero di colonne perse nell’impatto iniziale non fu grande, e i carichi furono trasferiti alle colonne rimanenti.

Di uguale o addirittura maggiore importanza è stata l’esplosione, avvenuta durante l’impatto. L’incendio che ne seguì fu chiaramente la causa principale del crollo.

RESISTENZA AL FUOCO DELL’ACCIAIO

È noto che l’acciaio strutturale inizia ad ammorbidirsi intorno ai 425° C. E perde circa la metà della sua resistenza a 650° C.

Ma anche una perdita di resistenza del 50% non è ancora sufficiente per spiegare il crollo del WTC.

Il problema aggiuntivo era la deformazione dell’acciaio durante l’incendio.

La temperatura del fuoco non è stata uniforme ovunque. Considerando la dilatazione termica dell’acciaio, una differenza di temperatura di 150°C da un punto all’altro produrrà tensioni residue a livello di snervamento.

Ciò ha prodotto deformazioni nell’acciaio strutturale. Pertanto, il cedimento dell’acciaio è stato causato da due fattori.

Il primo è la perdita di forza dovuta alla temperatura del fuoco. E il secondo è la perdita di integrità strutturale dovuta alla deformazione dell’acciaio sottoposto a temperature non uniformi.

Il World Trade Center non è stato progettato male. Nessun progettista del WTC lo aveva previsto e non lo avrebbe previsto. Perché una bomba molotov di dimensioni tali da raggiungere uno dei piani dell’edificio.

Gli edifici alti sono progettati per resistere a un incendio per tre ore, anche se il sistema di irrigazione non funziona.

Questo periodo di tempo dovrebbe essere sufficiente per evacuare gli occupanti dell’edificio.

Le torri del WTC hanno impiegato meno tempo del previsto perché il carico di carburante era molto elevato.

Non ci sono incendi normali in un edificio per uffici che coprirebbe 4.000 metri quadrati di spazio in pochi secondi perché l’incendio è scoppiato nel WTC.

Di solito ci vorrà fino a un’ora per stenderlo su tutta la superficie. Avevamo a che fare con un incendio molto vasto che si è sviluppato rapidamente.

Le due torri crollarono a causa del fortissimo impatto dell’incendio

Quasi tutti i grandi edifici hanno una progettazione che prevede la perdita di un elemento strutturale primario, come una colonna. Tuttavia, quando diversi membri cedono, i carichi finiscono per influenzare i membri adiacenti e il collasso avviene come un effetto domino.

Come hanno ceduto le travi trasversali dei due piani principali interessati dall’incendio.

E i pali esterni cominciarono a spostarsi verso l’esterno. Anche i pavimenti sopra di loro crollarono.

Il pavimento sottostante (con una capacità progettata per sostenere 1300 t) non poteva sostenere le circa 45.000 tonnellate crollate dai piani superiori.

Ciò ha causato un effetto domino che ha provocato il crollo degli edifici in dieci secondi. Con una velocità di circa 200 chilometri orari.

Fonte dell’articolo: http://www.tms.org/pubs/journals/jom/0112/eagar/eagar-0112.html

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