구조 엔지니어들이 9/11에서 배운 것

전문가들은 비슷한 일이 다시는 일어나지 않도록 하기 위해 그러한 비극적인 사건을 연구합니다.

9·11 사태는 전 세계를 뒤흔들었다. 그 이전에는 누군가가 그러한 폭력을 행사할 만큼 대담하고 잔인할 것이라고는 상상할 수 없었습니다. 우리는 두 개의 상징적인 110층짜리 초고층 건물이 미국 도시 한복판에서 무너져 사방으로 수백 피트에 걸쳐 다른 건물을 짓밟고 짓밟을 것이라고는 상상할 수 없었습니다. 우리는 스스로에게 "어떻게 이런 일이 일어날 수 있지? 어떻게 무너질 수 있지?"라고 자문했습니다. 그날 우리가 느낀 상실감의 정도를 표현하는 자연스러운 질문이다.

구조 엔지니어들도 이러한 질문을 했지만 대조적인 질문도 했습니다. 어떻게 세계 무역 센터 타워가 짧은 순간이라도 공격에 견딜 수 있었습니까? 피해는 광범위했습니다. 거의 최고 속도로 비행하는 상업용 항공기가 건물에 충돌하여 외벽을 뚫고 광범위한 내부 손상을 입혔습니다. 즉각적인 붕괴를 일으키기에 충분하지 않았습니까?

쌍둥이 타워는 그들이 겪은 피해를 견딜 수 있도록 설계되지 않았습니다. 기껏해야 설계 당시에는 잘못된 항공기가 실수로 타워 중 하나에 충돌할 수 있다는 우려가 있었습니다. 엔지니어들은 두 건물 모두에서 화재가 한 층에 국한될 가능성이 높으며 스프링클러 시스템이 제대로 작동할 것이라고 가정했을 수 있습니다.

우리가 본 것은 매우 달랐습니다. 많은 주요 구조 요소가 즉시 파괴되었으며, 스프링클러가 파손되면서 여러 층에서 동시에 대규모 화재가 발생했습니다. 비록 잠깐이기는 하지만 건물이 서 있는 주된 이유는 구조물의 무게를 지탱할 수 있는 중복 메커니즘이 있었기 때문입니다.

당신은 9/11 이전의 타워 사진을 보았습니다. 외벽에는 비정상적으로 촘촘한 강철 기둥 옆에 좁은 창문이 있었습니다. 또한 바닥 수준에는 깊은 들보가 있어 건물 표면을 덮는 단단한 강철 격자를 형성했습니다.

대부분의 용접은 외부에서 수행되었습니다. 3층 높이, 3열 너비의 격자 패널이 공장에서 제작되어 맨해튼 시내로 운송되었습니다. 강도를 높이기 위해 이 패널은 퍼즐 조각처럼 수직으로 엇갈리게 배치되어 모든 상단과 하단이 동일한 바닥 수준에 정렬되지 않았습니다.

각 건물의 네 면은 창문 슬롯이 있는 튜브를 형성했습니다. 이 튜브는 건물의 무게와 그 내용물을 기초까지 직접 아래쪽으로 전달하도록 설계되었습니다. 벽은 건물만큼 넓고 높은 수직 기둥 역할을 했으며, 바람의 하중을 흡수하기 위해 측면으로 구부러졌습니다.

항공기가 외벽의 기둥과 들보를 잘라냈을 때 손상된 부분 위의 격자 구조는 틈 위로 뻗어나가는 몇 층 깊이의 수평 들보를 제공했습니다. 동시에 손상된 외벽은 부분적으로 상부 구조물에 매달려 있었습니다.

촘촘하게 배치된 구조 요소의 강도로 인해 벽이 완전히 파손되지 않고 약간 처질 수 있었습니다. 그 상태에서는 스탠딩 타워를 통해 충돌층 아래와 주변 건물에 있는 많은 탑승자가 탈출할 수 있었습니다.

타워 내부의 강렬한 화재로 인해 외벽을 지탱하는 바닥 시스템이 약화되면서 마침내 실패가 발생했습니다. 벽이 휘어지면 건물의 윗부분은 블록처럼 무너지고, 무너지면서 아래층도 박혀 나갔습니다. 마치 도끼가 나무를 쪼개는 것과 같았습니다.

우리는 또한 9/11에 국방부가 비행기로 공격을 받았다는 사실도 알고 있습니다. 아마도 덜 알려진 사실은 일부 피해 지역이 붕괴되기까지 약 20분 동안 서 있었다는 것입니다. 5층 높이의 국방부는 1층에 충돌한 비행기에 의해 무너졌고, 그 곳의 수많은 기둥과 그 위 바닥의 여러 기둥이 파괴되었습니다. 그러나 붕괴가 일어나기 전에 상위 3개 층의 모든 사람이 대피할 수 있을 만큼 오래 버텼습니다.

국방부에는 "양방향" 바닥 시스템을 갖춘 철근 콘크리트 프레임이 있습니다. 빔은 기둥 사이를 양방향으로 연결하여 무게를 지탱하는 보조 메커니즘을 제공합니다. 기둥이 파괴되자 위의 건물이 처졌습니다. 하지만