Почему рухнули башни Всемирного торгового центра: объясняем без мифов

Главный вывод расследования NIST: башни-близнецы обрушились не от одного только удара самолётов и не потому, что стальные конструкции «расплавились». Катастрофу вызвала цепочка факторов: самолёты повредили несущие колонны и сорвали огнезащиту со стали, затем многоэтажные пожары нагрели и ослабили элементы каркаса, перекрытия провисли и потянули наружные колонны внутрь. Когда часть колонн потеряла устойчивость, верхняя масса зданий начала движение вниз, после чего остановить обрушение уже было невозможно.

11 сентября 2001 года обе 110-этажные башни Всемирного торгового центра выдержали непосредственные удары пассажирских Boeing 767 и простояли после них десятки минут. Южная башня рухнула через 56 минут после удара, Северная — через 102 минуты. Life.ru разбирает, почему здания не упали сразу, зачем в этой истории важна огнезащита и почему фраза «авиакеросин не может расплавить сталь» не объясняет произошедшее.

Это важный момент, который часто теряется в коротких пересказах. После столкновения значительная часть колонн действительно была разрезана или повреждена, но у каркаса оставался запас прочности: нагрузка перераспределялась на уцелевшие элементы. Именно поэтому обе башни не рухнули в момент удара.

NIST подчёркивал: пострадавшие здания могли не обрушиться только от первоначального механического повреждения. Критическим вторым фактором стали пожары, которые развивались уже внутри повреждённого каркаса. И особенно — то, что удар и обломки сорвали с части стальных элементов напыляемую огнезащиту.

Упрощённо цепочка выглядела так:

1. Самолёты пробили наружный каркас и повредили часть колонн, перекрытий и внутренних несущих элементов.
2. Обломки и топливо распространились по нескольким этажам и сорвали огнезащитное покрытие с части стали.
3. Возникли крупные пожары сразу на нескольких этажах. Нагревал конструкции уже не только авиакеросин: после его выгорания горели мебель, бумага, пластик и другие материалы внутри офисов.
4. Незащищённые стальные балки, фермы и колонны нагревались, теряли жёсткость и прочность. Перекрытия начали заметно провисать.
5. Оставаясь соединёнными с наружным каркасом, провисающие перекрытия тянули периметральные колонны внутрь. Одновременно часть внутренних колонн ослабевала и укорачивалась от нагрева и потери устойчивости.
6. Когда критическая группа колонн потеряла способность нести верхнюю часть здания, началось глобальное обрушение.

Нет. Это, пожалуй, главный технический миф вокруг 11 сентября. Температура плавления конструкционной стали — примерно 1 500 °C, а NIST оценивал максимальную температуру горячего слоя воздуха в пожарах башен примерно в 1 000 °C. Но для потери несущей способности стали вовсе не обязательно превращаться в жидкий металл.

При сильном нагреве сталь резко теряет прочность и жёсткость. По данным NIST, при температуре около 1 000 °C незащищённая сталь может сохранять лишь порядка 10% прочности, которой обладает при комнатной температуре. Поэтому правильный вопрос не «мог ли керосин расплавить сталь», а «мог ли пожар достаточно нагреть уже повреждённые и лишённые огнезащиты элементы». Расследование пришло к выводу, что мог.

Стальной каркас высотного здания обычно защищают специальным огнестойким материалом, который замедляет нагрев металла. В башнях ВТЦ такая защита была нанесена на фермы перекрытий и другие элементы. Однако летевшие на огромной скорости обломки самолётов и топлива сбили её на значительной площади в зоне удара.

NIST пришёл к одному из самых жёстких выводов расследования: если бы теплоизоляция стальных конструкций не была массово сорвана или повреждена лишь минимально, сочетание удара и последовавших пожаров, вероятно, не привело бы к обрушению башен.

Южную башню самолёт поразил в 9:03 — примерно через 17 минут после удара по Северной. Но она обрушилась уже в 9:59, тогда как Северная простояла до 10:28. На первый взгляд это кажется парадоксом. Разгадка — в различиях повреждений.

По расчётам NIST, WTC 2 получил более тяжёлые повреждения ядра, в том числе в районе сильно нагруженной угловой колонны. На восточной стороне долго сохранялись интенсивные пожары, а огнезащита была сорвана на критически важных участках. Перекрытия на этой стороне сильнее провисали и тянули наружные колонны внутрь.

Кроме того, самолёт врезался в Южную башню значительно ниже — на уровнях 77–85-го этажей. Над зоной будущего начала обрушения находилось больше этажей и, соответственно, большая масса. NIST указывал, что после начала движения верхней части зданий динамическая нагрузка многократно превышала то, что могли удержать соединения этажей ниже.

Поэтому «какая башня горела дольше» — не главный критерий. Важны были конкретная геометрия удара, повреждения ядра и наружных колонн, состояние огнезащиты, расположение пожаров и то, как перераспределялись нагрузки.

После того как критические колонны потеряли устойчивость, массивная верхняя часть каждой башни начала опускаться. С этого момента ситуация принципиально изменилась: нижние этажи получили не статическую нагрузку от стоящего сверху здания, а ударную нагрузку от уже движущейся массы.

NIST оценивал, что соединения типового неповреждённого этажа могли выдержать нагрузку примерно от шести дополнительных этажей при её внезапном приложении. Выше уровня начала обрушения находилось около 12 этажей в Северной башне и 29 — в Южной. Поэтому остановить начавшееся движение нижние конструкции уже не могли.

Не совсем. Ранние объяснения часто сводили катастрофу к так называемой pancake theory — будто перекрытия одно за другим отрывались и падали вниз ещё до потери устойчивости стен. Итоговый вывод NIST другой: большинство соединений перекрытий оставались целыми достаточно долго, чтобы провисающие этажи тянули наружные колонны внутрь. Именно потеря устойчивости колонн стала моментом запуска глобального обрушения.

После начала падения верхней части разрушение уже распространялось вниз под действием огромной энергии движущейся массы. Поэтому визуально башни и выглядели так, будто «складываются» вертикально.

Такой расчёт действительно упоминается в документах Port Authority времён проектирования ВТЦ: рассматривался сценарий столкновения с Boeing 707. Но NIST не смог найти полный комплект расчётов и методику, поэтому проверить исходное утверждение о безопасности здания после такого удара невозможно.

Кроме того, расчёт 1960-х годов не описывал в современных деталях сочетание высокоскоростного удара большого, заправленного топливом самолёта, масштабного повреждения огнезащиты и последующих многоэтажных пожаров. Именно комбинация факторов оказалась решающей 11 сентября.

WTC 7 не был одной из башен-близнецов. Это отдельное 47-этажное здание к северу от основного комплекса. После падения Северной башни его повредили обломки, а внутри начались пожары. Из-за повреждений городских водопроводных линий спринклеры на ряде нижних этажей не могли нормально работать.

Здание горело почти семь часов и рухнуло в 17:20. По отдельному расследованию NIST, ключевую роль сыграло тепловое расширение стальных балок: последовательность повреждений оставила без боковой поддержки критическую внутреннюю колонну №79, её потеря устойчивости запустила прогрессирующее обрушение. К этому времени WTC 7 был эвакуирован, поэтому при его падении никто не погиб.

Финальный отчёт по башням вышел в 2005 году. Следователи и инженеры анализировали тысячи фотографий и видеозаписей, опросили более тысячи очевидцев и участников спасательной операции, изучили уцелевшие фрагменты стали и построили компьютерные модели удара, распространения пожаров и поведения конструкций. Вывод NIST: сочетание механических повреждений, сорванной огнезащиты и длительного нагрева объясняет начало обрушения обеих башен.

Расследование отдельно рассматривало и популярные версии о контролируемом сносе. NIST сообщил, что не нашёл подтверждений взрывов, которые могли бы объяснить начало разрушения: оно фиксировалось именно на этажах удара и пожара и распространялось сверху вниз.

• Самолёты серьёзно повредили несущие конструкции, но башни пережили первоначальный удар.
• Удар сорвал огнезащиту со значительной части стального каркаса в зоне пожаров.
• Многоэтажные пожары нагрели и ослабили незащищённые балки, фермы и колонны.
• Провисающие перекрытия потянули наружные колонны внутрь, а часть внутренних колонн потеряла устойчивость.
• Когда критические колонны перестали держать верхнюю часть здания, началось глобальное обрушение.
• Для этого сталь не должна была плавиться: достаточно было значительной потери прочности и жёсткости при нагреве.

Именно эта связка — удар, потеря огнезащиты, пожары и последующая потеря устойчивости конструкций — считается техническим объяснением обрушения башен по итогам расследования NIST.

Как теракты 11 сентября изменили авиабезопасность, — в отдельном материале Life.ru.