Tháp đôi Trung Tâm thương Mại Thế Giới

 Với vẻ kiêu hãnh của mình, Tháp Đôi Trung Tâm Thương Mại Thế Giới - World Trade Center (WTC) tại New York đã gây sốc cho tất cả những ai biết đến nó trong sự kiện ngày 9 tháng 11 năm 2001. Ai cũng biết là do máy bay đâm vào, nổ, cháy và khi sụp xuống, chỉ trong vòng 10 giây tòa nhà chỉ còn là một núi xà bần. Tác nhân chính làm tòa nhà đổ sụp vẫn là một đề tài mà cho đến nay vẫn chưa được các nhà khoa học thống nhất. Nhưng hầu hết các ý kiến đều đề cập đến các điểm sau:

Hư hại do va đập của máy bay.

□ Ngọn lửa đã phá hủy tòa nhà.

□ Bất ngờ sụm thẳng xuống chân.

CẤU TRÚC

Tháp đôi WTC đã được xây dựng bắt đầu vào giữa thập kỷ sáu mươi đến đầu thập kỷ bảy mươi của thế kỷ trước. Đây là một đột phá trong xây dựng nhà cao tầng bằng vật liệu nhẹ và cấu trúc modul nhằm cắt giảm chi phí và thời gian thi công.

Tháp đôi WTC như là hai cây cột cắm vào lòng đất 21m trên một tiết diện hình vuông cạnh 64m, cao 411m trên mặt đất. Trọng lượng của mỗi cây cột này khoảng 500,000 tấn. Thực ra trọng lượng bản thân không phải là tải trọng chính mà tòa tháp phải chịu mà là lực đẩy ngang do gió.

Nằm bên bờ Đại Tây Dương, vùng New York phải hứng chịu những cơn bão lớn với tốc độ gió lên đến 225km/g. Do đó các tòa nhà ở đây có sức chịu đựng gấp hai lần các tòa nhà ở các vùng động đất. Riêng WTC chịu được áp lực gió lên đến 200kg/m2 tương đương với một lực 5,000 tấn tác động từ một phía vào tòa nhà.

Dầm sàn được gác lên cột bao và lõi

Hai tòa tháp có cấu trúc dạng ống gồm 244 cột thép vuông 360mm bao quanh một lõi có tiết diện 27m x 40m. Lõi này cũng có bộ khung là kết cấu thép được thiết kế để chịu tải trọng của tòa nhà. Các cột bao liên kết với lõi bằng các dầm thép cao 800mm. Trên các dầm thép này là sàn beton của các tầng lầu. Thực ra liên kết này nhìn có vẻ long lẻo vì dầm 800 gần như chỉ gác một đầu lên một gối trên cột bao và đầu còn lại vào một gối trên lõi tháp. Do đó tòa tháp như một cái sọt với hơn 90% thể tích rỗng. Điều đó được minh chứng khi sụp xuống tòa tháp chỉ còn là một đống vụn cao vài tầng lầu. Mặc dù vậy tòa nhà vẫn sẽ đứng vững trong trường hợp một vài cột bao bị hư hỏng. Lúc đó các cột kề bên sẽ gánh tải trọng của cột hỏng.

VA CHẠM CỦA MÁY BAY

NGỌN LỬA

Nhiều người nghĩ rằng ngọn lửa đã làm chảy hoặc mềm thép dẫn đến việc sụp đổ của tòa nhà. Cũng dễ hiểu bởi vì ngọn lửa khủng khiếp từ 90,000 lít xăng phản lực đã che hẳn một phần của các tòa tháp. Nhưng thực ra ngọn lửa lớn chưa chắc đã có nhiệt độ cao. Ngọn lửa trong sự kiện này là lửa cháy khuếch tán có nghĩa là nhiên liệu và ôxy không được hòa trộn trước khi cháy mà xăng bắn vào không khí và bắt lửa khi đạt gần đến tỷ lệ có thể phát cháy. Đây là ngọn lửa cho nhiệt độ thấp nhất trong các loại phản ứng cháy, bởi khi cháy ngoài nhiệt lượng làm nóng các phân tử cacbonic và nước ra ngọn lửa còn phải truyền nhiệt lượng cho các phân tử nitơ trong không khí và cho các phân tử xăng không bị cháy. Với điều kiện cháy như vậy ngọn lửa làm sụp WTC chỉ ở khoảng 500°C đến 650°C. Còn rất xa mới đạt đến nhiệt độ làm mềm và chảy thép. Ở nhiệt độ này, thép bị giảm 50% cường độ. Nhưng với kết cấu để chống lại bão lớn như của tháp đôi WTC thì vào ngày không gió đó các kết cấu thép chỉ mới chịu 1/3 tải trọng tối đa dù ở nhiệt độ 650°C.

SỤP THẲNG XUỐNG

Để ý kỹ hơn đến kết cấu của tòa tháp sẽ dễ thấy những điểm yếu nhất trong hệ kết cấu là các gối gác dầm sàn lên trụ bao và lõi. Các dầm đỡ ở các tầng có nhiệt độ cao giãn ra sẽ đẩy cột bao cong vòng ra phía ngoài, làm cho các gối dầm của tầng trên bị phá hủy và sàn beton xập xuống. Tầng bên dưới cũng đang bị biến dạng lại phải chịu thêm tải trọng của tầng vừa sụp xuống.

Kết cấu thép bị biến dạng do lửa

Hiện tượng này xảy ra ở tầng có nhiệt cao và có sự biến dạng nhiều nhất. Kết quả là khối lượng lớn dần của các sàn bị cháy sập ầm xuống các tầng bên dưới. Khối lượng lớn cùng với quán tính gần với rơi tự do khiến cho các tầng bên dưới nhanh chóng tham gia vào khối beton đang lao xuống như một phản ứng dây chuyền. Và chỉ trong 10 giây phản ứng này kết thúc và cũng kết thúc niềm kiêu hãnh một thời của nước Mỹ hùng mạnh đồng thời mở ra thời kỳ với kiểu mới của hận thù và bạo lực.

Sống, Tự Do và Truy Tìm Tất cả Những Kẻ đe dọa	Mũi tàu từ thép phế liệu WTC