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Analysis of Skyscraper Structural Design
La structure tubulaire périphérique prend vie quand on réorganise des colonnes réparties uniformément
dans un bâtiment pour former une structure tubulaire dans une structure tubulaire.
Ces espaces de bureaux étaient incroyablement élégants, pratiques et
spacieux, sans colonnes gênantes dans les
espaces de bureaux.
C’est la seule raison pour laquelle les ingénieurs ont choisi cette structure tubulaire périphérique unique
pour les deux gratte-ciel. Pour vraiment apprécier ce
choix, comparons rapidement la conception de ces
bureaux à celle de
l’emblématique Empire State Building. Comme vous pouvez le voir, les gigantesques
colonnes ici occupent une grande partie de la surface utile des bureaux.
Relier les colonnes extérieures au noyau sur une portée considérable de soixante pieds
n’était possible qu’avec une structure en treillis. Les poutres auraient fléchi.
Pour faciliter le processus de construction, ils ont préfabriqué des parties de la
étage. Ils ont ensuite regroupé certaines des fermes
et les ont fixées ensemble
en plaçant une plaque d’acier sur elles.
Les fermes sont reliées aux colonnes d’une manière assez unique.
Ces connexions de fermes ont été rendues possibles grâce à ces minuscules
et cruciales pièces d’acier
d’appui, principales causes de l’effondrement
et les moins mentionnées dans les rapports
fournis par le gouvernement. Examinons cela de plus près.
La membrure supérieure de la ferme repose sur cette pièce d’acier en forme de L inversé.
Cet appui est ensuite soudé à la plaque d’allège par ces minuscules plaques d’écartement
Cet appui est ensuite soudé à la plaque d’allège par ces minuscules plaques d’écartement
. Gardez ces détails de connexion à l’esprit,
car ils ont joué un
rôle crucial lors de l’effondrement des tours, comme nous le verrons plus tard.
Lorsque l’avion de ligne détourné s’est écrasé contre la tour Nord, il a rompu le réseau de
colonnes périphériques sur six à huit étages.
Cet impact a également endommagé environ 60 % des colonnes centrales.
Les ascenseurs et les cages d'escalier ont aussi été endommagés, piégeant environ
1 600 personnes au-dessus de la tour.
Cet impact violent des avions de ligne Boeing aurait pu provoquer l'effondrement d'une tour
comme celui-ci, mais ce ne fut pas le cas.
Grâce aux solides fondations de ce bâtiment, et aussi grâce à des milliers de
ces
minuscules amortisseurs viscoélastiques du bâtiment.
Ces amortisseurs à base de caoutchouc absorbaient une partie de la force d'impact.
En fait, ces amortisseurs apportaient aux tours
une incroyable flexibilité,
si bien que, par temps venteux, elles pouvaient osciller jusqu'à 12
pouces. Le catalyseur de l'effondrement a été l'énorme hausse de
température après le crash.
Une grande quantité de carburant a brûlé intensément sur ces six à huit étages,
provoquant un pic de température. Si les poutres treillis n'avaient pas eu la protection
revêtement
thermique dont nous avons parlé plus tôt dans la vidéo, la tour se serait probablement effondrée en
à peine dix à 15 minutes. Cependant, grâce à la
pulvérisation d'isolant thermique, cela a été retardé de plus d'une heure.
La combustion du carburant a fait grimper la chaleur à pas moins de 1 000 degrés Celsius.
Bien que l'acier ne fonde pas à 1 000 degrés Celsius, il se ramollit bel et bien
et aurait fait s'affaisser la poutre treillis, comme indiqué.
Cela signifie que le poids du plancher de béton qui s'affaisse enfoncerait les colonnes périphériques
vers l'intérieur. Cela est dû à la force qui
agit vers l'intérieur.
N'oubliez pas que les tubes périphériques sont également affaiblis par l'augmentation de la température.
augmentation.
Lorsqu'une force axiale s'exerce sur un tube périphérique présentant une bosse,
celui-ci s'effondre tout simplement au niveau de la bosse.
C'est un cas évident de flambage. Vous avez probablement tous déjà connu ou au
moins vu le flambage. Le flambage se produit lorsqu'une charge de compression agit
axialement sur une poutre élancée. À cause de la bosse, le flambage s'est produit sous
une charge bien plus faible. Le solide noyau central peut-il sauver les
étages supérieurs de la chute ? Malheureusement, il
ne le peut pas. Nous avons déjà vu à quel point les planchers
sont faiblement reliés au noyau.
De plus, à cause de la température élevée, ces connexions se sont encore affaiblies.
Lors de l'effondrement des planchers dû à la bosse, le soutien du noyau finirait simplement par
céder. Presque sans liaison avec le noyau,
le résultat est clair :
l'effondrement de l'ensemble des étages supérieurs vers le bas.
La masse des 15 étages supérieurs équivalait à celle du Titanic,
atteignant le chiffre stupéfiant de 38 000 tonnes.
De plus, la poutre treillis sommitale et le Boeing tombaient également.
La force d'impact soudaine de cet immense poids sur le sol juste en dessous
a détruit les étages inférieurs. Les tubes périphériques ont aussi presque
immédiatement flambé, car la force d'impact était énorme
et de nature
compressive. Cela a provoqué une malheureuse réaction en chaîne,
et l'une après
l'autre, les étages n'ont cessé de s'effondrer.
Le poids continuait aussi d'augmenter à mesure que l'immeuble s'effondrait.
En regardant les images de la tragédie, vous avez sûrement vu le déchiquetage des
colonnes
périphériques lors de l'effondrement. Cela était dû au flambage.
La tour Nord s'est effondrée en 13 secondes, et la tour Sud
n'a mis que 11 secondes.
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Original transcript (English)
The perimeter tube design comes to life when you rearrange evenly distributed columns in a building to a tube-in-tube arrangement. These office spaces were incredibly elegant, convenient, and spacious, with no irritating columns inside the office areas.
This was the sole reason why the engineers chose this unique perimeter tube design for both skyscrapers. To truly appreciate this choice, let's quickly compare the design of these offices with those found in the iconic Empire State Building. As you can see, the gigantic
columns here eat a lot of useful office floor area. Connecting the external columns and core at a high span of sixty feet was only possible by a truss arrangement. The beams would have sagged. To facilitate the construction process, they prefabricated parts of the floor. They then clubbed some of the trusses
and secured them together by placing a steel plate over them. The trusses are connected with the columns in a rather unique fashion. These truss connections were made possible via these tiny and crucial steel
seats, the main culprit of the collapse and least mentioned in the reports offered by the government. Let's take a closer look at it. The truss' upper cord is rested on this inverse L-shaped steel piece.
This seat is then welded to the spandrel plate via these tiny standoff plates. Keep these connection details in mind, as they played a crucial role during the collapse of the towers, as we'll learn later. As the hijacked jetliner crashed into the North Tower, it ruptured the maze of
perimeter columns for up to six to eight floors. This crash also damaged about 60% of the core columns. The elevators and stairwells were damaged too, trapping around 1,600 people above the tower. This impactful hit of the Boeing jetliners could have led to a tower
collapse like this, but it didn't. Thanks to the strong foundation of this building and also due to thousands of these tiny viscoelastic dampers in the building. These rubber-based dampers absorbed some impact force.
In fact, these dampers provided the towers with incredible flexibility, such that on a windy day, they could sway up to 12 inches. The catalyst of the collapse was the huge increase in temperature following the crash.
A large amount of jet fuel burned vigorously on those six to eight floors, causing a spike in temperature. If the trusses lacked the protective thermal coating we discussed earlier in the video, the tower would likely have collapsed in as little as ten to 15 minutes. However, thanks to the
thermal insulation spray, this was delayed for over an hour. Burning fuel caused the heat to reach a whopping 1,000 degrees Celsius. Although steel does not melt at 1,000 degrees Celsius, it does surely soften and would have caused the truss to sag, as shown. This means that the weight of the sagging concrete floor would dent the perimeter
columns inside. This is due to the force which is acting inward. Remember, the perimeter tubes are also weakened due to the temperature increase. When an axial force passes through a perimeter tube design with a dent,
it just collapses at the region of the dent. This is a clear case of buckling. You've probably all experienced or at least seen buckling. Buckling occurs when a compressive load acts axially on a slender beam. Because of the dent, buckling happened at a much lower load. Can the strong central core save the
top floors from falling down? Unfortunately, no, it can't. We've already seen how the floors are weakly connected to the core. Moreover, due to the high temperature, these connections were further weakened. During the collapse of the floors due to the dent, the core's support would simply
break. With almost no connection to the core, the result is clear: the collapse of the entire top floors downwards. The mass of the top 15 floors was equivalent to the Titanic, coming in at a mind-blowing 38,000 tons.
In addition, the hat truss and the Boeing were also falling down. The sudden impact force of this huge weight over the floor right below it trashed the lower floors. The perimeter tubes also almost immediately buckled, since the impact force was huge and compressive in
nature. This caused an unfortunate chain reaction, and one by one, the floors kept crashing down. The weight also kept increasing as the building collapsed. When viewing footage of the tragedy, you must have surely seen the shredding of
the perimeter columns during the collapse. This was due to buckling. The North Tower came down in 13 seconds, and the South Tower took just 11 seconds.
