LE TORRI GEMELLE DI NEW YORK V° Edizione del Concorso ScienzaPerTutti Edizione speciale WYP 2005 Anno mondiale della Fisica LE TORRI GEMELLE DI NEW YORK ( World Trade Center) DETERMINAZIONE DELL’INTENSITÀ DELL’URTO DEL VELIVOLO CONTRO LA TORRE CON IL TEOREMA DELLA QUANTITÀ DI MOTO. 2) CAUSE E MODALITÀ DEL CROLLO DELLE TORRI Relatore: ing. Danilo Calaon

PRIMA dell’11 SETTEMBRE 2001

11 SETTEMBRE 2001 IL CROLLO

VISTA IN PIANTA DOPO Il CROLLO

DOPO l’11 SETTEMBRE 2001 VANO CENTRALE ( Tubi 1.02*0.56)

IL VELIVOLO IMPIEGATO PER L’ATTACCO Velivolo tipo : Boeing 767 ; Apertura alare : 47.6 m ; Lunghezza : 48.5 m ; Altezza : 15.8 m; Peso al decollo : 179.000 Kg; Peso all’impatto : 130.000 Kg; Capacità max. serb.: 91.000 litri; Velocità all’impatto : 800 Km/h Combustibile nei serbatoi all’impatto : 38.000 litri;

DIMENSIONI DEL DISASTRO Energia scaricata = 2*38.000 litri combustibile (ovvero: 760 mil. di Kcal = circa 880 Mwatth ) Morti = 3.203 subito + altri dopo…. dei quali:373 soccorritori Torre 1: h = 525 m (1972) ; Torre 2: h = 415 m (1976) ; Piani =110 ; Costo tot.= 800 milioni $1972 ; Acciaio = 100.000 t/cad;

STRUTTURA DELLE TORRI PIANTA Contiene: Contiene: 50 ascensori, 8 scale mobili, corridoi, servizi 3 scale di sicurezza pilastri parete vano cent. ( tubi 1.02*0.57 lam. sPT = 127mm) PIANTA 40.00 63.70 27.00 Contiene: 110 piani ; ristoranti; uff. comm., 59 pilastri/parete, ( tubi 0.32*0.38 lam. s=44 mm)

LO STUDIO DI PROGETTAZIONE: (hanno lavorato 40 ing. per 10 anni tra i quali un italiano: arch. Augusto Bacchiani )

CORRISPONDENZA CON l’arch. BACCHIANI

Luglio 1967, DATA DEL PROGETTO . PART. DEL CARTIGLIO

PIANTA DEL VANO CENTRALE: AFe  10 m2 Pilastri= 48 Ascen.= 50 24 ascensori veloci ( 1/3h, 2/3h, 3/3h) 26 ascensori normali 3 scale 2 scale mobili 2 scale m. 27.00 40.00

PART. PILASTRI VANO CENTRALE (pilastro d’angolo al piano terra: 1.02*0.57, lam. s= 127mm) 127 1.02 0.57 SEZIONE Mat. Resist. al fuoco, s= 7cm , REI 120 Calce-gesso

IL PROGETTO Parete esterna costituita da: 59 pilastri: 0.32*0.38 s= 44mm Interasse : 1.02

Part. dell’ ingresso alla torre in stile IL PROGETTO Part. dell’ ingresso alla torre in stile “gotico veneziano”

Part. delle finiture interne ed esterne… LE TORRI Part. delle finiture interne ed esterne…

LE TORRI : Part. della Piazza esterna

LE TORRI : Part. delle finiture interne

LE TORRI: UN MODELLO STRUTTURALE INNOVATIVO Struttura tubolare con colonne ben spaziate. Controventatura con traverse orizzontali in lamiera H= 1.320 mm, s= 26 mm. Lam. s= 26 1.20 1.32

LE FONDAZIONI Fondazioni su roccia a 22,5 m di profondità 22.5 LE FONDAZIONI Fondazioni su roccia a 22,5 m di profondità Struttura sotterranea in C.A. profonda 6 piani all’interno dei quali passava una linea della metropolitana.

ELEMENTI PREFABBRICATI TIPO Gli elementi prefabbricati, saldati, alti tre piani, erano composti da 3 pilastri e da 3 traverse orizzontali ed assemblati in opera con bulloni ad alta resistenza…. Furono impiegati 12 tipi diversi di acciaio con snervamento tra 30 e 70 Kg/mm2

ELEMENTI PREFABBRICATI TIPO

IL SOLAIO IN ACCIAIO E CEMENTO …part. dello schema statico delle travi reticolari di sostegno…. VISTA IN PIANTA (1/4 di solaio) 10.7 18.3 2.04 SEZIONE SOLAIO del tipo misto costituito da una soletta da 10 cm di CLS alleggerito gettato su lamiere grecate sostenute da travi reticolari H=74cm Lam. s= 26 1.20 1.32

TRAVI RETICOLARI DI SOSTEGNO DEL SOLAIO

CONTROVENTATURA TRADIZIONALE … serve per contrastare la spinta del vento …

CONTROVENTATURA INNOVATIVA delle TORRI ( traverse orizzontali in lamiera H= 1.320 mm, s= 26 mm)

I DANNI DELL’IMPATTO … nell’impatto ( urto da ~5.000 t ) sono stati distrutti 30 pilastri per un’altezza di 5 piani …. 30 Pilastri su 59 5 Piani 63.70

INTENSITA’ DELL’IMPATTO ( Con :V= 800 km/h ~ 220 m/s ; massa velivolo =130 K kg ) Energia cinetica = Energia d’urto ½ m*v2 = Forza* spostamento ½ * 130*2202 = Forza* 63,7 [ kkg ] [m/s]2 = [k N] [m] da cui: Forza = (½ *130*2202 )/63,7 ~ 50.000 KN Forza = ~ 5.000.000 kgforza 63,7 m = percorso max. del velivolo nella struttura = spazio max di frenata.

INTENSITA’ DELL’IMPATTO Oppure INTENSITA’ DELL’IMPATTO ( Con : V= 800 km/h ~ 220 m/s ; massa velivolo =130 K kg ) Impulso = Quantità di moto Forza* tempo = massa * velocità Forza* 0.6 = 130 * 220 [ kN ] [s] = [k kg] [m/s] da cui: Forza = (130*220)/0.6 ~ 47.600 KN Forza = ~ 4.760.000 ~ 5.000.000 kgforza 0.6 sec= durata dell’urto del velivolo ,rilevata da ripresa video.

I DANNI DELL’IMPATTO … lo schema statico altamente ridondante permise di ridistribuire i carichi su altri elementi strutturali grazie alla controventatura rigida (traverse in lam. s= 26 mm) ….. 60% Pproprio 40% Pproprio

LE CAUSE DEL CROLLO RESISTENZA DELL’ACCIAIO 800 °C TEMPERATURA

I DANNI DEL CALORE ….. Il fuoco , alimentato dal combustibile dell’aereo, brucia per circa un’ora su 5 piani…. le travi reticolari dei solai aumentano di temperatura…. si dilatano …spingono le colonne verso l’esterno … i giunti tra travi e colonne collassano. I solai iniziano a crollare uno sull’altro con effetto a catena.

IL CALORE, E NON L'IMPATTO, HA DISTRUTTO LA TORRE

LA TORRE E’ UN DEPOSITO DI ENERGIA GRAVITAZIONALE

PARTICOLARE DEI GIUNTI DELLE TRAVI RETICOLARI

PARTICOLARE DEI GIUNTI DI COLLEGAMENTO DELLE COLONNE

PARTICOLARE DEI GIUNTI DI COLLEGAMENTO DELLE COLONNE

DANNI DA EVENTI SIMILI Un aereo B 677-200 ha creato: Un urto da ~5.000 t 30 pilastri distrutti per un’altezza di 5 piani oltre 3.000 vittime Kg Litri Km/h 1 2 3 4 B 677-200 B 747-400 A 380

Ringrazio l’arch. Augusto Bacchiani per i disegni forniti. V° Edizione del Concorso ScienzaPerTutti Edizione speciale WYP 2005 Anno mondiale della Fisica FINE DELLA RELAZIONE Ringrazio l’arch. Augusto Bacchiani per i disegni forniti. Relatore: ing. Danilo Calaon