Trung tâm Thương mại Thế giới ban đầu, nằm ở Hạ Manhattan, Thành phố New York, đã bị phá hủy trong Sự kiện 11 tháng 9, khiến gần 3.000 người thiệt mạng. Hai máy bay, Chuyến bay 11 của American Airlines và Chuyến bay 175 của United Airlines bị các không tặc thuộc al-Qaeda cướp và cố tình đâm vào hai tòa nhà chính của khu phức hợp: Tháp Bắc (WTC1) lúc 8:46 và Tháp Nam (WTC2) lúc 9:03. Hai cú đâm trên nhấn chìm các tầng tòa nhà bị ảnh hưởng trong những đám cháy lớn, cuối cùng dẫn đến sự sụp đổ hoàn toàn của cả hai tòa nhà: Tháp Nam lúc 9:59 và Tháp Bắc lúc 10:28. Đây là vụ sụp đổ công trình gây thương vong và thiệt hại lớn nhất trong lịch sử.
Sự sụp đổ của hai tòa tháp trên gây hư hại nghiêm trọng toàn khu vực Hạ Manhattan, khi hơn một chục công trình liền kề và gần đó bị ảnh hưởng bởi các mảnh vỡ. Bốn trong số năm công trình còn lại của khu phức hợp bị hư hại hoàn toàn khi hai tòa tháp sụp đổ, trong khi Trung tâm Thương mại Thế giới số Bảy vẫn đứng vững thêm sáu giờ nữa cho đến khi đám cháy bùng phát do đám bụi mảnh vỡ từ Tháp Bắc đổ xuống trước đó, khiến nó sụp đổ lúc 5:21 chiều cùng ngày.
Vụ tấn công đã khiến 2760 người thiệt mạng ngay lập tức. Khói bụi độc hại từ Ground Zero đã phát tán khắp thành phố và gây ra nhiều ảnh hưởng lâu dài đến sức khỏe, và tiếp tục gây ảnh hưởng đến nhiều người sống gần khu vực tấn công, với ít nhất ba trường hợp tử vong khác được báo cáo. Hai tòa nhà là những công trình độc lập cao nhất từng bị phá hủy, và số người chết trong cú đâm của Chuyến bay 11 vào Tháp Bắc là hành động khủng bố đơn lẻ chết chóc nhất trong lịch sử thế giới.
Năm 2005, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) đã công bố kết quả điều tra về sự sụp đổ của các tòa nhà. Nghiên cứu không tìm thấy bất kỳ sai sót nào trong thiết kế của các tòa tháp, đồng thời lưu ý rằng mức độ nghiêm trọng của các vụ tấn công vượt xa bất kỳ vụ việc nào mà các tòa nhà từng trải qua trong quá khứ. NIST xác định hỏa hoạn là nguyên nhân chính gây ra sự sụp đổ; các cú đâm máy bay và vụ nổ đã làm hỏng phần lớn lớp cách nhiệt chống cháy tại điểm va chạm, khiến nhiệt độ tăng vọt đến mức các kết cấu thép của tòa nhà bị yếu đi nghiêm trọng. Kết quả là, các sàn nhà bị vênh đi vào các cột bao quanh, khiến chúng méo đi. Khi phần trên của tòa nhà bắt đầu sập xuống, sự sụp đổ hoàn toàn là không thể tránh khỏi.
Việc dọn dẹp Ground Zero và tái thiết Trung tâm Thuơng mại Thế giới mới diễn ra suốt ngày đêm và tiêu tốn hàng trăm triệu đô la. Một số công trình xung quanh bị ảnh hưởng nặng đã bị phá dỡ khi Trung tâm Thuơng mại Thế giới số Một mới đang được xây lên.
Tổng quát
Khi hoàn thành vào năm 1973, WTC 1 và 2 là tòa nhà cao nhất thế giới. Đến khi xảy ra vụ tấn công, chỉ có Tháp Petronas ở Kuala Lumpur, Malaysia và Tháp Willis ở Chicago là cao hơn. Được xây dựng với thiết kế hình ống giúp tối đa hóa không gian bên trong, các tòa tháp có tỷ lệ sức bền trên trọng lượng cao, chỉ cần ít hơn 40% thép so với các tòa nhà chọc trời có khung thép truyền thống. Ngoài ra, trên đỉnh Tháp Bắc có một ăng-ten cao 362 ft (110 m) được dựng vào năm 1978, nâng tổng chiều cao của tòa tháp lên 1.730 ft (530 m). Mặc dù là một phần bổ sung không phải kết cấu nên ăng-ten này không được tính chính thức.
Kết cấu tòa nhà
Hai tòa tháp được thiết kế như các cấu trúc ống có khung, cung cấp cho người thuê mặt bằng mở không bị gián đoạn bởi các cột hoặc tường. Các tòa nhà có hình vuông có cạnh dài 207 ft (~63 m) ở mỗi cạnh nhưng có các góc vát 6 ft 11 in (~2,11 m), khiến cho bên ngoài của mỗi tòa nhà rộng khoảng 210 ft (~64 m). Tháp Bắc cao 1.368 ft (~417 m), cao hơn 6 feet so với Tháp Nam cao 1.362 ft (~415 m). Nhiều cột chu vi cách nhau gần nhau cung cấp phần lớn sức mạnh của kết cấu, cùng với tải trọng trọng trường được san ra với các cột trụ thép của lõi. Phía trên tầng mười, có tổng 59 cột chu vi dọc theo mỗi mặt của tòa nhà cách nhau 3 ft 4 in (~1,02 m) ở tâm. Trong khi hai tòa tháp có dạng mặt bằng hình vuông, lõi bên trong hai tòa có hình chữ nhật và được đỡ bởi 47 cột chạy dọc toàn bộ chiều cao của mỗi tòa. Tất cả các thang máy và cầu thang đều nằm trong lõi ống nên mỗi tầng lại có một không gian lớn mà không có cột giữa lõi với sàn được xây bằng các giàn sàn đúc sẵn. Vì lõi có hình chữ nhật nên điều này tạo ra khoảng cách nhịp dài và ngắn đến các cột chu vi mỗi cạnh.
Các sàn mỗi tầng có các tấm bê tông nhẹ dày 4 inch (10 cm) được đặt trên sàn thép có khía. Một lưới gồm các giàn đỡ nhẹ và giàn chính hỗ trợ các sàn bằng các kết nối nối với tấm bê tông để tạo ra tác động tổng hợp. Các giàn có nhịp dài 60 ft (~18 m) ở các khu vực nhịp dài và dài 35 ft (~11 m) ở khu vực nhịp ngắn. Các giàn được kết nối tại các cột xen kẽ và do đó có tâm cách nhau 6,8 ft (~2,1 m). Các dây trên cùng của giàn được gắn vào vào các thanh giằng ở phía giàn và một rãnh hàn vào các cột trụ bên trong ở phía lõi. Các sàn được kết nối với các tấm thanh giằng trụ bằng bộ giảm chấn đàn hồi, giúp giảm lượng rung lắc mà người ở trong tòa nhà có thể cảm nhận.
Mỗi tòa cũng có một giàn mũ giữa tầng 107 và 110, bao gồm sáu giàn dọc theo trục dài của lõi và bốn giàn dọc theo trục ngắn. Hệ thống này cho phép phân bổ lại tải trọng tối ưu của các thành phần, cải thiện hiệu suất giữa các vật liệu khác nhau của phần thép và bê tông ,cho phép các khung momen chuyển sự lắc lư thành lực nén trên lõi, cũng chủ yếu hỗ trợ tháp truyền tải. Các giàn này được lắp đặt trong mỗi tòa nhà để hỗ trợ các tháp ăng-ten trong tương lai, nhưng cuối cùng chỉ có Tháp Bắc được lắp ăng-ten.
Tác động máy bay
Mặc dù các nghiên cứu về các khả năng va chạm máy bay đã được tiến hành trước khi hoàn thành các tòa tháp, nhưng phạm vi đầy đủ của các nghiên cứu đó không còn tồn tại nữa. Tuy nhiên, vì hỏa hoạn chưa bao giờ khiến một tòa nhà chọc trời sụp đổ và các vụ va chạm máy bay đã được cân nhắc trong thiết kế của chúng, nên việc phá hủy các tòa ban đầu khiến một số người trong cộng đồng xây dựng bất ngờ.
Các kỹ sư kết cấu làm việc trong nghiên cứu đã cân nhắc đến khả năng máy bay có thể va chạm với tòa nhà. Vào tháng 7 năm 1945, xảy ra vụ tai nạn máy bay B-25 với Tòa nhà Empire State, sau đó một năm, một chiếc C-45F Expeditor đã đâm vào 40 Wall Street, nguyên nhân chính được cho là sương mù. Leslie Robertson, một trong những kỹ sư trưởng thiết kế của Trung tâm Thương mại Thế giới, cho biết ông đã cân nhắc đến kịch bản va chạm của một chiếc Boeing 707, có thể bị lạc trong sương mù và bay với tốc độ tương đối thấp trong khi tìm cách hạ cánh tại Sân bay John F. Kenedy hoặc Sân bay Newark. Trong một cuộc phỏng vấn với BBC hai tháng sau vụ tấn công, ông cho biết: "với chiếc 707, tải trọng nhiên liệu không được tính đến trong thiết kế. Tôi không biết làm sao nó có thể được tính đến." Ông cũng cho biết sự khác biệt chính giữa các nghiên cứu thiết kế và nguyên nhân khiến các tòa tháp sụp đổ là vận tốc va chạm, làm tăng đáng kể lực chịu và không bao giờ được xem xét trong quá trình xây dựng.
Trong quá trình điều tra, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) đã có được một báo cáo dài ba trang nêu rằng các tòa nhà cao tầng sẽ tồn tại sau một vụ va chạm máy bay của một chiếc Boeing 707 hoặc DC-8 đang bay với tốc độ 600 dặm/giờ (970 km/giờ). Năm 1993, John Skilling, kỹ sư kết cấu chính của tòa nhà, đã nói trong một cuộc phỏng vấn được thực hiện sau vụ đánh bom Trung tâm Thương mại Thế giới năm 1993 : "Phân tích của chúng tôi chỉ ra rằng vấn đề lớn nhất sẽ là thực tế là tất cả nhiên liệu sẽ đổ vào tòa nhà. Sẽ có một đám cháy khủng khiếp. Rất nhiều người sẽ thiệt mạng. Cấu trúc tòa nhà vẫn sẽ ở đó." Trong báo cáo của mình, NIST tuyên bố rằng khả năng kỹ thuật để thực hiện mô phỏng nghiêm ngặt về tác động của máy bay và các vụ cháy sau đó sẽ khá hạn chế vào những năm 1960. NIST cũng tuyên bố rằng họ không tìm thấy tài liệu nào xem xét tác động của máy bay phản lực tốc độ cao hoặc hỏa hoạn quy mô lớn do nhiên liệu máy bay gây ra.
Biện pháp chống cháy
Giữa những năm 1970, việc sử dụng amiăng để chống cháy đã được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng. Nhưng vào tháng 4 năm 1970, Sở Tài nguyên Không khí Thành phố New York đã ra lệnh cho các nhà thầu xây dựng Trung tâm Thương mại Thế giới ngừng phun amiăng làm vật liệu cách nhiệt, sau đó thạch cao vermiculite đã được sử dụng thay thế.
Sau khi vụ đánh bom năm 1993 không thành công, các cuộc kiểm tra phát hiện ra rằng hai tòa tháp có khả năng chống cháy không tốt. Trước vụ tấn công, chủ sở hữu của tòa tháp, Cảng vụ New York và New Jersey, đã bổ sung khả năng chống cháy, nhưng chỉ hoàn thành 18 tầng ở Tháp Bắc, bao gồm tất cả các tầng bị ảnh hưởng bởi vụ va chạm máy bay và hỏa hoạn, và 13 tầng ở Tháp Nam, mặc dù không có tầng nào bị ảnh hưởng trực tiếp bởi vụ va chạm máy bay.
NIST kết luận rằng tác động của máy bay đã giảm một phần đáng kể lớp chống cháy, góp phần làm sụp đổ các tòa nhà. Ở Tháp Bắc, tác động máy bay đã làm bong lớp cách nhiệt khỏi hầu hết các cột lõi (43 trong số 47) trên nhiều tầng, cũng như các giàn sàn trên diện tích 60.000 feet vuông (~5.600 m2). Ở Tháp Nam, tác động đã làm bong lớp cách nhiệt khỏi 39 trong số 47 cột trên nhiều tầng, và cả khỏi các giàn sàn trải dài trên diện tích 80.000 feet vuông (~7.400 m2).
Cú đâm của hai chuyến bay
Va chạm và đám cháy
Lúc 8:46, Chuyến bay 11 của American Airlines bay về phía nam qua Manhattan và đâm vào mặt tiền phía bắc của Tháp Bắc với tốc độ khoảng 440 dặm/giờ (710 km/giờ), vào tầng 93 đến tầng 99. Mười bảy phút sau, Chuyến bay 175 của United Airlines bay về phía đông bắc, qua Cảng New York và đâm vào mặt tiền phía nam của Tháp Nam lúc 9:03 sáng, vào giữa tầng 77 đến tầng 85 với tốc độ 540 dặm/giờ (870 km/giờ).
Khoảng một phần ba nhiên liệu đã bị tiêu thụ trong tác động ban đầu và tạo ra quả cầu lửa với độ lớn gần bằng mỗi cạnh tòa nhà. Một số nhiên liệu từ vụ tác động đã chảy xuống ít nhất một trục thang máy và cháy nổ ở tầng 78 của Tháp Bắc, cũng như ở sảnh chính. Kết cấu ống khung của các tòa tháp cho phép nhiên liệu phản lực thâm nhập sâu vào bên trong chúng, tạo thành nhiều đám cháy lớn cùng lúc trên một khu vực rộng lớn của các tầng bị ảnh hưởng. Nhiên liệu cháy trong nhiều nhất là vài phút, nhưng đồ đạc trong tòa nhà cháy trong một giờ hoặc một tiếng rưỡi tiếp theo.
Khi Chuyến bay 175 đâm vào Tháp Nam, sóng xung kích từ vụ va chạm đã làm vỡ kính ở mặt phía đông của Tháp Bắc nằm cạnh quả cầu lửa, làm trầm trọng thêm đám cháy đang bùng phát ở Tháp Bắc và giải phóng các luồng khói từ các cửa sổ vỡ. Vụ va chạm của Chuyến bay 11 có thể làm tương tự với các cửa sổ ở Tháp Nam hay không. Nhưng các mảnh vỡ lớn từ Chuyến bay 11 đã bay qua Tháp Nam, trong khi các mảnh vỡ lớn hơn từ Chuyến bay 175 cũng không rơi vào Tháp Bắc đang bốc cháy. Trong cả hai cú đâm, một số bộ phận (bánh đáp, động cơ) đã rơi xuống các tòa nhà gần đó.
Các đám cháy ở mỗi tòa nhà có những đặc điểm khác nhau, như thể hiện rõ trong phản ứng và hành vi của những người bị mắc kẹt trong mỗi tòa nhà. Rất nhiều cửa sổ ở Tháp Bắc bị đập vỡ bởi những người bị kẹt trong tòa nhà tìm cách thoát khỏi điều kiện khó thở và nhiệt độ bên trong. Trong khi một số cửa sổ bị vỡ ở Tháp Nam, thì khá ít người không khí trong lành. Nạn nhân chỉ thỉnh thoảng được phát hiện thò đầu ra các cửa sổ mở, và không có đám đông nào có mặt bên ngoài tòa tháp, như trong bức ảnh Impending Death ra về Tháp Bắc đang bốc cháy.
Nhiều người đã vô tình rơi hoặc nhảy xuống từ các tòa tháp đang cháy và tử vong. Có trường hợp ở Tháp Nam một người đàn ông có gắng trèo xuống nhưng tuột tay và rơi. Có khoảng 100–200 người đã ngã hoặc nhảy xuống từ bốn mặt của Tháp Bắc không có cách nào khác để thoát khỏi sức nóng, khói và lửa không thể chịu đựng được đang thiêu rụi 18 tầng trên cùng của tòa tháp.
Những khác biệt như vậy thể hiện rằng điều kiện không bị ảnh hưởng, ở Tháp Nam như ở Tháp Bắc. Thiệt hại ở Tháp Bắc do cú va chạm ở tâm của Chuyến bay 11 đã cắt đứt mọi lối thoát hiểm phía trên tầng 91 và khiến những người làm việc ở đó bị mắc kẹt trong tình trạng môi trường không thể chịu đựng được mà nhảy là cách thoát hiểm duy nhất của họ; Chuyến bay 175 đâm vào Tháp Nam qua góc đông nam của mặt tiền phía nam của tòa nhà chọc trời và để lại cầu thang ở phía tây bắc không bị hư hại. Cầu thang còn nguyên vẹn có nghĩa là những người ở Tháp Nam không bị mắc kẹt hoàn toàn, điều này có thể đã ảnh hưởng đến quyết định nhảy của họ.
Các quả cầu lửa phát sinh từ mỗi vụ va chạm có thể rất giống nhau, nhưng có vẻ rất khác nhau về kích thước mặc dù các máy bay chở lượng chất dễ cháy tương tự nhau. Điều này là do một phần đáng kể nhiên liệu phản lực đã chảy vào thang máy Tháp Bắc thay vì bắn ra ngoài trời. Chuyến bay 11 đã đâm vào gần giữa lõi trung tâm của Tháp Bắc, khiến nhiên liệu phản lực bắt lửa bắn qua các trục thang máy xuống tận tầng hầm và các tầng sảnh, với một đám cháy bùng phát từ các thang máy ở sảnh tầng trệt, cách nơi va chạm hơn 90 tầng. Vụ va chạm của Chuyến bay 175 vào mặt phía nam của Tháp Nam đã bị lệch về phía đông thay vì tập trung vào tâm như Chuyến bay 11, khiến các cạnh của tòa nhà trở thành hướng thực sự duy nhất mà nhiên liệu có thể di chuyển, tạo ra một quả cầu lửa lớn hơn rõ rệt ở bên ngoài.
Thương vong và thiệt hại
Gần như các ca tử vong ở hai tòa tháp đều xảy ra ở các khu vực phía trên khu vực va chạm của máy bay. Vì Tháp Bắc đã bị đâm gần như trực tiếp vào giữa tòa nhà, ba cầu thang chính (A, B và C) trong lõi tòa tháp đều bị hư hại hoặc bị chặn bởi các mảnh vỡ ngăn không cho thoát xuống các tầng thấp hơn. Ở Tháp Nam, vụ va chạm xảy ra ở phía đông của trung tâm đến phần trung tâm của tòa tháp và gần góc đông nam, khiến cầu thang A ở phía tây bắc của lõi trung tâm vẫn còn nguyên vẹn và chỉ bị chặn một phần, và 18 thường dân đã thoát khỏi điểm va chạm của máy bay và các tầng phía trên đó. Con số chính xác về những người đã thiệt mạng và ở đâu trong một số trường hợp không được biết chính xác; tuy nhiên, báo cáo của NIST chỉ ra rằng tổng cộng có 1.402 thường dân đã thiệt mạng tại hoặc phía trên điểm va chạm ở Tháp Bắc với hàng trăm người ước tính đã thiệt mạng tại thời điểm va chạm. Ở Tháp Nam, 614 thường dân đã thiệt mạng tại các tầng bị va chạm và các tầng phía trên đó. Ít hơn 200 trường hợp tử vong của dân thường xảy ra ở các tầng bên dưới điểm va chạm nhưng tất cả 147 hành khách và phi hành đoàn dân sự trên hai máy bay cũng như tất cả 10 tên khủng bố đều thiệt mạng, cùng với ít nhất 18 người ở mặt đất và trong các công trình xung quanh.