تحقيق المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في كارثة مركز التجارة العالمي

خلال هجمات 11 سبتمبر ، اصطدمت طائرتان مختطفتان ببرجي مركز التجارة العالمي ، واحدة لكل برج. ^{[ 5 ]} ونتيجة لذلك، انهار البرجان الشاهقان، اللذان يبلغ ارتفاع كل منهما 110 طوابق ، مما أدى إلى دمار شامل لمجمع مركز التجارة العالمي ومقتل 2763 شخصًا. انهار البرج الجنوبي في تمام الساعة 9:59  صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة الصيفي بعد احتراقه لمدة 56 دقيقة تقريبًا. وبعد 29 دقيقة، انهار البرج الشمالي بعد احتراقه لمدة 102 دقيقة. ^{[ 5 ]} عند انهيار البرج الشمالي، تساقطت الأنقاض على مبنى مركز التجارة العالمي 7 المجاور ، مما أدى إلى إلحاق أضرار به واشتعال حرائق استمرت قرابة سبع ساعات، مما أثر على سلامة المبنى الإنشائية. انهار مبنى مركز التجارة العالمي 7 في تمام الساعة 5:21  مساءً. ^{[ 4 ]}

كان انهيار مركز التجارة العالمي حدثًا غير مسبوق؛ إذ لم يسبق أن انهار مبنى متعدد الطوابق ذو هيكل فولاذي انهيارًا كاملًا نتيجة حريق . ^{[ 6 ]} في أعقاب الكارثة مباشرة، بدأ مهندسون إنشائيون ذوو خبرة بتقديم مجموعة من التفسيرات في محاولة لمساعدة الجمهور على فهم هذه الأحداث المأساوية. ^{[ 7 ]} ومع ذلك، كان لا بد من تنظيم جهد منسق للتحقيق في سلسلة الأحداث المعقدة التي أدت إلى كل انهيار وتحليلها.

في أعقاب الهجمات، استجاب الباحثون فورًا بالتوجه إلى موقع مركز التجارة العالمي حيث شرعوا في جمع البيانات. وكان من بين أوائل المتوجهين أعضاء من الوكالة الفيدرالية لإدارة الطوارئ (FEMA) والجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين (ASCE)، الذين شكلوا معًا فريقًا لدراسة أداء المباني لفهم كيفية انهيار هياكلها وأسباب ذلك. وقد أصدر الفريق أول تقرير حكومي رسمي يحاول تفسير تدمير مجمع مركز التجارة العالمي. ^{[ 8 ]}

تمكنوا من إجراء العديد من الملاحظات والتوصل إلى نتائج، بما في ذلك التحليل الأولي للهياكل المتضررة، وتحليل أنظمة إخماد الحرائق في المباني، وتقديم توصيات لقوانين البناء ومعايير مكافحة الحرائق لإدراج تأثير الطائرات في تصميم المباني. ^{[ 9 ]} كما قدم التقرير النهائي لوكالة إدارة الطوارئ الفيدرالية (FEMA)، FEMA 403 الصادر في مايو 2002، بعنوان " دراسة أداء مبنى مركز التجارة العالمي: جمع البيانات، والملاحظات الأولية، والتوصيات" ، كمية كبيرة من البيانات حول الحادث لم تُوثق في أي مكان آخر. وأشارت نتائجهم إلى أن الحرائق، بالإضافة إلى الأضرار التي لحقت بالعناصر الإنشائية وأنظمة إخماد الحرائق جراء اصطدام الطائرات النفاثة، لعبت دورًا رئيسيًا في انهيار المباني.

إلا أن تحقيق الفريق واجه عدة عقبات. فقد أدى عدم امتلاك المحققين صلاحية مصادرة قطع الفولاذ لفحصها قبل إعادة تدويرها إلى ضياع أدلة مهمة دُمرت في وقت مبكر من عملية البحث والإنقاذ، كما أن جزءًا كبيرًا من الفولاذ كان قد أُعيد تدويره بالفعل خلال الشهر الذي انقضى بين الهجوم وانتشار الفريق. وزاد من صعوبة عمل الفريق التحقيقات الجنائية الجارية التي يجريها مكتب التحقيقات الفيدرالي والمجلس الوطني لسلامة النقل . وفي جلسة استماع أمام لجنة العلوم بمجلس النواب الأمريكي في 6 مارس/آذار 2002، وصفت لجنة من الشهود والخبراء العقبات على النحو التالي: ^{[ 8 ]}

• لا توجد سلطة واضحة ولا بروتوكول فعال لكيفية قيام محققي أداء المباني بإجراء تحقيقاتهم وتنسيقها مع جهود البحث والإنقاذ المتزامنة، فضلاً عن أي تحقيق جنائي.
• صعوبة الحصول على الوثائق الأساسية للتحقيق، بما في ذلك المخططات الهندسية ورسومات التصميم وسجلات الصيانة
• حالة من عدم اليقين نتيجة للطبيعة السرية لدراسة BPAT
• عدم اليقين بشأن استراتيجية إتمام التحقيق وتطبيق الدروس المستفادة

بسبب هذه النواقص، لم يتمكن فريق دراسة أداء المبنى من "تحديد تسلسل الأحداث التي أدت إلى انهيار كل برج بشكل قاطع". ^{[ 10 ]} وقد كان التقرير صريحًا بشكل ملحوظ في الإشارة إلى أوجه القصور والأخطاء في التحقيق، وأوصى بإجراء تحقيق آخر أكثر شمولًا وموثوقية. ^{[ 11 ]}

نتيجةً لعدم حسم نتائج فريق دراسة أداء المباني التابع لوكالة إدارة الطوارئ الفيدرالية (FEMA)، والمخاوف بشأن الأخطاء التي شابت تحقيقه، صاغ مجلس النواب الأمريكي تشريعًا يمنح صلاحيات واسعة، بما في ذلك الحق في إصدار أوامر استدعاء، للفرق التي تحقق في انهيارات المباني. ^{[ 12 ]} كما نصّ مشروع القانون على أن يكون مقر هذه الفرق في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، الذي أجرى مختبره لأبحاث المباني والحرائق في ولاية ماريلاند تحقيقاتٍ مستفيضة في انهيارات المباني سابقًا. ^{[ 13 ]} وقد أقرّ مجلس النواب ومجلس الشيوخ مشروع القانون، المعروف باسم قانون الفريق الوطني لسلامة البناء (NCST)، ووقّعه الرئيس جورج دبليو بوش ليصبح قانونًا نافذًا في 1 أكتوبر/تشرين الأول 2002. ^{[ 14 ]}

يمنح قانون NCST المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) تفويضًا واضحًا لما يلي: ^{[ 15 ]}

1. تحديد السبب التقني المحتمل لانهيارات المباني؛
2. تقييم الجوانب الفنية للإجراءات المستخدمة في عمليات الإخلاء والاستجابة للطوارئ؛
3. التوصية بإجراء تغييرات محددة على قوانين البناء ومعاييره وممارساته؛
4. التوصية بأي أبحاث أو إجراءات مناسبة أخرى لازمة لتحسين السلامة الإنشائية للمباني؛ و/أو تغييرات في إجراءات الاستجابة للطوارئ والإخلاء؛ و
5. تقديم التوصيات النهائية في غضون 90 يومًا من إتمام التحقيق.

قام فريق التحقيق بدمج تحليل المعادن والنتائج التجريبية والمحاكاة الحاسوبية مع مقاطع الفيديو والصور الفوتوغرافية للدمار وشهادات شهود العيان لتكوين فهمهم لكيفية انهيار المباني. وتوصلوا إلى استنتاجين: ^{[ 16 ]}

1. لا ينبغي أن يتسبب حريق تقليدي في انهيار ناطحات السحاب المكونة من 110 طوابق في غياب الأضرار الهيكلية والعزل المقاوم للحريق.
2. من المحتمل أن البرجين لم يكونا لينهارا لولا الصدمة والأضرار التي أحدثتها الطائرة في طبقة العزل المقاومة للحريق.

كان تسلسل الانهيار الأكثر احتمالاً متشابهاً بين البرج الجنوبي والبرج الشمالي ، ولكنه لم يكن متطابقاً. ومع ذلك، فقد شمل كلاهما جميع الأنظمة الإنشائية الرئيسية لتصميم المبنى: الأعمدة الأساسية، والأعمدة الخارجية، وطوابق المبنى. ^{[ 18 ]}

1. أولاً، بدأت الأرضيات التي فقدت عازلها المقاوم للحريق بسبب تأثير الحطام في الترهل نتيجة لارتفاع درجة حرارة الحريق.
2. تسببت الأرضيات المترهلة في انكماش الجدران إلى الداخل.
3. بدأت الجدران الخارجية بالانحناء إلى الداخل تحت تأثير القوى المشتركة للأرضيات المترهلة، والنيران، والأعمدة الأساسية المقطوعة نتيجة لأضرار اصطدام الطائرات.
4. وأخيرًا، انهارت الجدران الخارجية وسقطت المباني. لم تُبدِ الطوابق السفلية مقاومة تُذكر للطاقة الهائلة نسبيًا للمبنى المتساقط، مما سمح لها بالسقوط بسرعة كبيرة.

لا تدعم استنتاجات تحقيق المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) نظرية "الانهيار التدريجي" لبدء الانهيار، والتي تفترض أن الانهيار يبدأ بفشل تدريجي لنظام الأرضية. ^{[ 19 ]} ومع ذلك، فقد تم قبول "الانهيار التدريجي" كطريقة لتطور الانهيار. ^{[ 20 ]}

أصدر المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) التقرير النهائي لتحقيقه في انهيار مبنى مركز التجارة العالمي 7 المكون من 47 طابقًا في 20 أغسطس 2008. ^{[ 17 ]}

وخلصوا إلى أن انهيار مبنى مركز التجارة العالمي 7 كان في المقام الأول نتيجة للحريق الذي اندلع عند انهيار مبنى مركز التجارة العالمي 1. كما أدى انهيار البرج الشمالي إلى إلحاق أضرار بالجدار الخارجي الجنوبي لمبنى مركز التجارة العالمي 7، لكنه لم يكن عاملاً مساهماً في الانهيار. ولأن إدارة الإطفاء في نيويورك لم تتمكن من إخماد الحرائق المشتعلة في ستة طوابق من المبنى، بدأ العزل المقاوم للحريق بالتلف. وبعد عدة ساعات من الحريق الخارج عن السيطرة، امتصت الأعمدة الفولاذية والجسور والجمالونات الحرارة وفقدت قوتها بسرعة. ومع بدء ترهلها وتشوهها وانبعاجها، انهار الهيكل الداخلي أسفل البنتهاوس الشرقي . وتوزع حمل الأعمدة الأساسية المنهارة على الأعمدة المتبقية التي انهارت جميعها. وأدى ذلك إلى الانهيار التدريجي للمبنى. ^{[ 21 ]}

تبنّت الرابطة الوطنية للحماية من الحرائق العديد من التحسينات التي أوصى بها المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) لقانون البناء. وقد أسفرت توصية المعهد بتحسين الهيكل الإنشائي ونظام الدعم للمبنى في ظل ظروف التحميل الشديدة، كما هو الحال أثناء الحرائق، عن اعتماد نهج جديد لتصميم المباني الشاهقة. ويتعين إيلاء مزيد من التدقيق للعناصر الإنشائية الرئيسية والثانوية، بالإضافة إلى الوصلات التي تربطها ببعضها. ^{[ 23 ]}

فقدت الأعمدة الفولاذية لمباني مركز التجارة العالمي قوتها بشكل ملحوظ عند تعرضها لحرارة الحريق. في المقابل، لا يفقد الخرسانة المسخنة إلى نفس درجة الحرارة أي قوة على الإطلاق. ^{[ 24 ]} ونتيجة لذلك، تُشيد المباني الشاهقة الجديدة، بما في ذلك مركز التجارة العالمي الجديد ، باستخدام الخرسانة المسلحة عالية المقاومة. ^{[ 25 ]}

نظراً لوجود مكتب إدارة الطوارئ في مدينة نيويورك في مبنى مركز التجارة العالمي رقم 7 يوم الهجمات، ووجود معدات الاتصالات الحيوية في البرج الشمالي، فقد تعرّضت استجابتهم لعرقلة كبيرة. ومنذ ذلك الحين، نقلوا مكاتبهم إلى بروكلين ، كما تتجه فرق إدارة الكوارث والطوارئ في جميع أنحاء البلاد إلى الابتعاد عن المناطق التي يُحتمل أن تكون أهدافاً لهجمات إرهابية أو كوارث طبيعية أو غيرها من حالات الطوارئ. ^{[ 26 ]}