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12 septembre
2016 |
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11 septembre
2001 : la dynamique de l'effondrement des Twin Towers |
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Bien que l’effondrement des tours jumelles du
World Trade Center de New York le 11 septembre 2001 ait été provoqué
en tout premier lieu par l’écrasement des deux Boeing pilotés par
des terroristes, celui-ci n’aurait pu se produire sans l’action
d’une force omniprésente dans la nature : la constante
gravitationnelle.
Cette force, qui assure la cohésion et l’organisation de tous les
éléments constitutifs de l’Univers, en passant par la course des
planètes autour de notre Soleil, a joué un rôle catalyseur de
premier plan dans cette catastrophe. On le sait après les premières
analyses : l’énergie dégagée lors des impacts des deux avions avec
la structure des tours n’était pas suffisante pour provoquer leur
effondrement. Par contre, la chute de la partie supérieure, écrasant
successivement les niveaux inférieurs tout en prenant rapidement de
la vitesse et accumulant de plus en plus d’énergie est venue à bout
de la construction.
Quelques scientifiques ont aussi émis l’avis que les tours se
seraient de toutes façons effondrées après la collision avec les
avions, même en l’absence de feu.
Analyse de l’effondrement
Dans la plupart des rapports d’expertise, les ingénieurs et les
architectes consultés estiment que les étages supérieurs de chacune
des deux constructions ont cédé au moment où leurs structures en
acier ont commencé à fondre sous l’effet des incendies. |
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"C’est la force de la gravitation qui a
finalement vaincu la résistance de la structure", déclarait Jon
Magnusson, ingénieur et directeur du Skilling Ward Magnusson
Barkshire (aujourd'hui
Magnusson
Klemencic Associates), une firme de Seattle (Etat de
Washington), spécialisée dans l’architecture des tours et
constructions en hauteur. "Lorsque les derniers niveaux ont
commencé à s’effondrer, ils ont brutalement pesé sur les niveaux
directement inférieurs, ajoutant la force de l’impact à leur propre
poids. Il s’en est suivi une véritable réaction en chaîne, dans
laquelle non seulement le poids, mais aussi la vitesse augmentait
rapidement. Aucune structure ne pouvait résister à cela, aussi
robuste soit-elle. Mais c’est le feu", ajoute-t-il, "qui a
permis à la gravité de finalement l’emporter contre la résistance
intrinsèque des deux tours".
Frank Moscatelli, professeur de physique au
Swarthmore College de
Pennsylvanie, a calculé la quantité d’énergie dégagée lors de
l’impact avec les deux avions de ligne, en tenant compte de leur
masse (leurs réservoirs étaient remplis de carburant), de leur
vitesse et de la masse des constructions. "Les avions ont détruit
instantanément 20 étages de chaque tour", déclarait Moscatelli.
"La force de gravitation a fait le reste. Dès que les étages
supérieurs ont commencé à tomber, ils ont rapidement gagné en
vitesse. Chaque niveau emporté dans la chute augmente le poids de
l’ensemble entraîné en chute libre, et la vitesse augmente
rapidement et énormément", ajoute-t-il.
"Mathématiquement", annonce Moscatelli, "la vitesse de
chute est proportionnelle à la hauteur de la construction et
augmente en fonction de la constante de l’accélération de la
gravitation, ou constante gravitationnelle" (9,81 m/seconde,
NDLR). Suivant les calculs du physicien, la quantité d’énergie
dégagée lors des effondrements se situait entre 1/20ème et 1/50ème
de la bombe d’Hiroshima.
L'effondrement des tours a engendré une secousse sismique
Lors de leur effondrement, les deux tours ont provoqué un
tremblement de terre de magnitude 2,1 et 2,3 sur l’échelle de
Richter, ainsi que l’ont mesuré les sismographes installés à
Palissades, à 31 km au nord de Manhattan.
Dans le cas d’une secousse sismique naturelle, cette valeur reste
faible et ne peut être ressentie par un être humain. L’épicentre est
généralement situé à plusieurs dizaines de kilomètres sous la
surface et l’énergie dégagée amortie et dissipée par la distance.
Mais lors de l’effondrement des tours, l’énergie était concentrée
dans une très petite région, et il est remarquable qu’elle ait
rayonné sous la forme d’une onde de choc tout autour du lieu
sinistré.
Cette violente secousse a largement contribué non seulement à la
destruction des Twin Towers, mais aussi à la fragilisation des
immeubles voisins et au soulèvement d’un abondant nuage de débris et
de poussières. Plus étonnant, l’impact des deux avions a également
provoqué une secousse sismique enregistrée à Palissades sous une
magnitude de 0,7 et 0,9.
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Impacts des deux
avions de ligne à 12h46 et 13h03 TU. |
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Effondrement des
deux tours à 13h59 et 14h58 TU. |
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L’ingénieur Magnusson estime que si le feu
n’avait pas affaibli les structures des tours entraînant leur
effondrement, la première tempête venue en serait venue à bout. "Les
Twin Towers ont été conçues pour faire face aux ouragans les plus
violents", déclare-t-il, "mais ce sont les éléments de
structure extérieurs qui sont chargés de diriger les vents violents,
et la perte d’aérodynamisme provoquée par les ouvertures béantes aux
endroits des collisions auraient constitué un sérieux problème".
D’autres experts estiment, eux, que les oscillations des tours au
moment des impacts pouvaient aussi conduire à leur destruction.
Ainsi, Arthur Memer-Lam, directeur adjoint du département de
géologie et géophysique de l’université de Columbia, signale que si
les plus hautes constructions sont conçues pour pouvoir osciller
sous l’effet de contraintes extérieures, celles subies par les Twin
Towers pouvaient avoir dépassé certaines limites de tolérance. Selon
lui, plusieurs témoins ont rapporté avoir observé des déformations
dans les surfaces portantes situées en-dessous des incendies qui
sembleraient indiquer que le point de non-retour était atteint. "Dans
un tel scénario, les poutres de la structure se comportent comme des
barreaux de plastique : pliez-les légèrement, ils se redressent
ensuite sous l’effet ressort. Pliez-les plus fort, ils conservent
leur forme. Appuyez encore et ils cassent", ajoute-t-il.
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Effondrement de la
tour sud. |
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Mais cette hypothèse est encore contestée par
d’autres scientifiques, qui pensent que dans ce cas, les
constructions n’auraient pas résisté plus de quelques minutes. Or,
la tour sud s’est effondrée 56 minutes après l’impact, la tour nord
résistant, elle, 1 heure et 40 minutes.
Concevoir le futur
Peut-on concevoir des constructions à l’épreuve de tels actes de
terrorisme ?
Chacune des tours était supportée par un ensemble de colonnes en
acier, 61 par face. Ces piliers supportaient leur propre poids,
ainsi que la moitié du poids des sols. Un faisceau de colonnes
d’acier formant noyau central supportait le reste, ainsi que tous
les ascenseurs (104 par tour) et les systèmes mécaniques. Le degré
d'affaiblissement du pilier central n'est pas connu avec certitude.
Mais dans tous les cas, une question se pose : peut-on concevoir des
constructions semblables à l’épreuve de telles agressions ?
Ali, un professeur d’architecture de l’université d’Illinois, estime
que des améliorations sont possibles en utilisant davantage de
matériaux moins combustibles. Structuralement, le béton est moins
vulnérable au feu que le verre et l’acier, précise-t-il, et les
ingénieurs doivent aussi s’orienter vers des structures externes
plus épaisses.
Lorsque les Twin Towers ont été construites, dans les années 70, le
béton était trop lourd pour constituer l’élément porteur d’une
structure de 110 étages, et c’est pour cette raison que l’ossature
principale était en acier. Mais depuis, des types de béton à la fois
plus léger et plus résistant ont été mis au point, et le béton armé,
renforcé d’acier et précontraint, est devenu le matériau de choix
dans ce genre de construction.
Reconstruire les tours aurait été envisageable. Cependant, les
modifications aux plans initiaux se seraient heurtées à un coût
prohibitif. Pour rendre un bâtiment résistant aux actes de
terrorisme, il faudrait, déclare Ali, le concevoir comme une
centrale nucléaire, mais le prix en rendrait le projet irréalisable,
ajoute-t-il.Jean
Etienne
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