五角大楼的设计如何在9月11日拯救生命

原标题:五角大楼的设计如何在9月11日拯救生命

2001年9月11日,五角大楼内的125人遇难。损失是毁灭性的,但可能更糟。

2001年9月11日上午9点47分,一名62岁的五角大楼员工和退役的空军通信专家正坐在五角大楼以西的交通处,当时一架咆哮的喷气式发动机飞过如此低的高度以至于夹住了无线电天线。在他身后的车。

这架被劫持的美国航空公司77号航班飞机被五角大楼停车场的三根灯杆切断,然后撞上了大楼的一楼,并在火球中爆炸,立即造成五角大楼内的125人死亡以及船上所有64名乘客,包括五名劫机者。

虽然这一行为是可怕的,当天的所有损失都是毁灭性的,但结构性损坏分析显示五角大楼的死亡人数可能会更糟,如果不是60年前作出的一些关键工程决策。

2001年9月7日,在恐怖袭击发生前四天,IKONOS卫星在华盛顿特区拍摄了五角大楼重建的卫星图像。

唐纳德·杜森伯里(Donald Dusenberry)是一名结构工程师,他为美国土木工程师协会共同撰写了一份具有里程碑意义的报告,内容涉及五角大楼在9/11事件中遭受的破坏以及从其弹性中汲取的经验教训。在双子塔倒塌几天后,Dusenberry 在纽约市的Ground Zero,几周后参观了五角大楼的坠机现场。

他和他的同事在仔细记录和分析对五角大楼造成的破坏后发现的是,即使26个一层水泥柱被完全摧毁,另外15个受到火灾严重破坏,五角大楼的上层也没有立即崩溃。事实上,在坠机现场正上方建筑物的一部分倒塌之前整整30分钟,幸存者有足够的时间逃脱。

令人难以置信的是,在二楼到五楼的部分倒塌期间,没有一名五角大楼工人被杀。相比之下,成千上万被困在世界贸易中的人的悲惨命运在塔楼倒塌之前无法逃脱。

估计有800人在五角大楼的部分或“楔形”工作,其影响发生在9月11日早晨,远远少于正常情况。幸运的是,这个楔子最近经历了一次重大改造,只有一小部分工人搬回了他们的办公室。如果飞机当天撞到了建筑物的任何其他部分,飞行路径上可能会有多达4,500名五角大楼员工。

几乎不可能想象77号航班撞击五角大楼宽阔边缘的力量。据飞行记录仪数据显示,波音757的重量估计为82.4公吨,行驶速度超过530英里/小时。

飞机在机翼和机身中的燃料储备造成了建筑物受损的冲击。77号航班于上午8:20 从华盛顿特区的杜勒斯国际机场起飞前往洛杉矶,为越野之旅提供了重型燃料箱。当喷气式客机袭击五角大楼时,大部分燃料仍未用完。

根据Dusenberry及其团队的分析,飞机的轻型机翼和非燃油部分几乎立即在撞击时立即剪断,但是重型油箱在一楼撞击,造成一股碎片流入建筑物,如雪崩,留下两倍于飞机长度的破坏路径。

Dusenberry将波音757飞机与水气球进行了比较。

“气球本身并不是很强壮,但是如果你用水填充它并将它扔到某个东西上,它会撞击并施加相当大的力,”杜森伯里说。“这就是移动质量需要被它撞击的物体阻止,从而产生力量。”

Dusenberry和他的同事在那里弄清楚五角大楼的二楼是如何在数十个一楼的柱子被摧毁或严重受损后仍然站立的。上部仅在遭受烈火严重破坏后才会倒塌。

联邦调查局特工,消防员,救援人员和工程师于2001年9月14日在五角大楼坠机现场工作,三天前被劫持的美国航空公司航班撞上了大楼。恐怖袭击事件对该建筑的西面造成了严重破坏,并对纽约市世界贸易中心进行了类似袭击。(摄影:Tech.Sgt.Cedric H. Rudisill / DoD / Getty Images)

该团队的专家结论是,60年前制定的两项战略设计决定使五角大楼保持正直。第一个问题与支撑地板和天花板的混凝土柱的加固方式有关。他们发现,螺旋钢筋挽救了这一天。

当用混凝土建造时,钢筋加固杆嵌入结构中以增加强度。在现代建筑中,混凝土柱很可能由垂直向上延伸到其核心的宽间隔水平箍筋支撑。但是在20世纪40年代,标准是使用连续循环的螺旋紧固螺纹钢。

杜森伯里的团队立即明显了螺旋增强的优势。在黑暗和镂空的一楼办公空间内,他们发现了严重弯曲的柱子,混凝土的外层被剪掉了,但螺旋钢筋内部的混凝土核心保持完整。令人难以置信的是,那些变形,剪掉的柱子仍然存在。

“如果他们使用箍而不是螺旋,我预计性能不会那么好,”杜森伯里说。“他们当然没有预料到恐怖袭击或爆炸或任何事情。这是他们当时因其他原因所做的事情的一个幸福结果。“

在袭击发生后,五角大楼将第二件事放在一起的是地板和天花板混凝土加固的方式。首先,每层楼的支柱相对紧密间隔,最大距离为20英尺。因此,它们上方的混凝土梁和梁只需要跨越很短的距离。

在这些混凝土梁内,工程师们已经运行了很长的钢筋,这些钢筋从一个梁到下一个梁重叠。杜森伯里说,正是那些重叠的钢支撑,即使在下面的柱子倒塌的情况下也能够承受大部分受损的混凝土天花板。

“钢筋钢筋可以作为一个吊杆,将破碎的混凝土固定在地板上面,”杜森伯里说。“即使它不再像梁一样运转,它就像挂在衣服上的晾衣绳一样挂起来。”

五角大楼是一座独一无二的建筑,是一座混凝土的五面堡垒,其建筑风格早已过时,如果它已经流行的话。但Dusenberry说,现代建筑师和工程师可以从9/11教授的课程中学到很多东西,最重要的是冗余和延展性的重要性。

如果主要结构元件丢失或损坏,冗余是替代负载路径的规划。五角大楼通过紧密的柱子配置和梁中重叠的钢筋做到了这一点。延展性是结构元素在极端载荷下弯曲的能力,但不会破坏,正如五角大楼存活柱中的螺旋钢筋所表现的那样。

“今天有一些建筑正在考虑可能有一件事,”杜森伯里说。“不一定是一个恶意事件,而是一个破坏关键结构元素的事件。例如,您可以设计一个建筑物,如果您在上面丢失一个柱子,那么它实际上会将建筑物挂在它下面。“ 返回搜狐,查看更多

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