Cuando estos desastres suceden, estudian las causas para entender por qué sucedió, y si podría haberse evitado. En los atentados del 11-S, una de sus labores fue estudiar cómo se comportaron cada uno de los edicificios del World Trade Center.
El estudio de la FEMA describe las características estructurales y de protección contra incendio de todo el complejo del WTC. Se centraron en estudiar los mecanismos más probables de fallo que llevaron al colapso de las torres gemelas, principalmente enfocado desde el punto de vista de cómo el edificio soportó las cargas de peso en cada momento, que separa en tres eventos específicos:
El primero, el impacto de los aviones. En el impacto hubo un daño estructural grave, así como algún colapso parcial localizado, pero que no propició el colapso total de la estructura.
El segundo evento es la ignición de los incendios y su crecimiento y propagación por los pisos. El fuego calentó las estructuras, lo que produjo una tensión adicional, que inició el tercer evento, el colapso total de la estructura.
La estructura que soportaba las torres se dividía en tres partes:
- Las columnas de acero exteriores de la fachada.
- Las columnas interiores, o núcleo, también de acero.
- Vigas de acero transversales que unían las columnas exteriores e interiores.
La estructura se completaba con hormigón de baja densidad, pero que no daba ninguna capacidad extra para soportar cargas, sino que se empleaba como superficie sobre la que poder colocar suelos, cables, tuberías, o todo aquello que hace habitable un edificio. Todo el peso del edificio reposaba pues, sobre una estructura de acero, que soportaba todas las cargas, tanto las producidas por gravedad, como las que se pudieran producir por acción del viento, terremotos, o el impacto de aviones: una de las cosas que se tuvo en cuenta en el diseño fue la posibilidad del impacto de un avión, que despistado por la niebla, se perdiera en la ciudad.
El impacto de los aviones dañó en primer lugar la fachada de ambos edificios. Esto produjo un pequeño colapso parcial de los pisos implicados en el impacto. Junto a este daño en la fachada, el núcleo también se vio dañado, según testigos que estaban tres pisos por debajo del impacto.
Las cargas soportadas por las columnas exteriores desaparecidas se repartieron entonces a otras columnas vecinas. Según los cálculos, algunas columnas debieron soportar hasta 6 veces más carga que la que soportaban antes del impacto. Posiblemente, las columnas exteriores cercanas al impacto estuvieron soportando cargas cercanas a su límite máximo, aunque no por encima de él. Asimismo, la pérdida de las columnas produjo que el bloque de pisos se inclinara ligeramente hacia la zona del impacto.
Según la FEMA, el efecto del impacto no era suficiente para producir el colapso. Las cargas consiguieron repartirse de forma que el edificio permaneció estable, y probablemente no hubiera colapsado, de no ser por un evento de sobrecarga como una racha de viento fuerte.
Sin embargo, al efecto del impacto, hay que sumar el efecto del incendio. La explosión del combustible, aunque espectacular, no produjo una onda expansiva. Así, la FEMA no cree que las bolas de fuego produjeran ningún daño extra que afectara a la estructura.
Estiman que las bolas de fuego consumieron sólo la mitad del combustible. El resto, empapó los pisos e inició los incendios dentro de las torres al hacer prender las alfombras, cortinas y el mobiliario del edificio.
Entre los factores que afectaron al incendio, destacan que el recubrimiento que aislaba del calor a las columnas posiblemente se hubiera arrancado con el impacto de los aviones. El calor aumentó la temperatura de los miembros estructurales hasta los 600 o 650 grados centígrados, por lo que la estructura se vio debilitada, pero soportando la misma cantidad de carga. Sin establecer explícitamente la cadena de acontecimientos que llevan al inicio del colapso, la FEMA cree que la acción del fuego contribuyó en gran medida al colapso de esta forma:
- Al calentarse los suelos, las vigas transversales se dilataron generando tensiones en toda la estructura.
- Al calentarse, las vigas pierden rigidez, y pueden combarse por acción de la gravedad, formando una catenaria. De esta forma, generan tensiones en el punto donde se unen las vigas con las columnas, que pueden romper y hacer caer un piso sobre otro.
- La acumulación de escombros en los pisos del impacto pudo ayudar a que se produjera tal fallo. También, esta acumulación haría sobrecargar a los pisos inferiores, que irían cayendo en un colapso piso a piso (pancake-collapse en su original en inglés)
- Al aumentar la temperatura, las columnas pierden sus propiedades elásticas, produciéndose un pandeo, un combamiento de las columnas, que posiblemente afectara a las columnas interiores, y se vería aumentado al romperse las vigas transversales.
Una vez iniciado el colapso por una combinación de todos estos factores, la energía potencial del edificio se convierte rápidamente en energía cinética. Según la masa de escombros se acelera e impacta con los pisos inferiores, los pisos ceden progresivamente, dejando en pie algunas secciones de paredes laterales y del núcleo centrar. Estas secciones, acaban por caer de forma aleatoria sobre los edificios y calles alrededor.
Documento
Estudio del comportamiento del WTC