11/01/2009

CHIFFRAGE DES DOMMAGES STRUCTURELS

La conception des tours jumelles peut être schématisée comme suit : 110 plateaux accrochés d'un côté à une colonne vertébrale (structure porteuse centrale constituée de 47 poteaux massifs régulièrement reliés entre eux) et d'autre part à un tube (structure porteuse extérieure faite de 240 poteaux solidarisés par des plaques d'acier). Le noyau supporte ainsi chaque étage pour 60% , 40% étant assignés au tube.

Les dommages infligés par les avions aux structures extérieures peuvent être chiffrés avec une excellente précision grâce aux multiples enregistrements photo et vidéo disponibles. Une estimation basse résulte du calcul de la surface arrachée à la section du tube située entre les étages 94 et 98 pour WTC1, 78 et 83 pour WTC2. Cette surface absente correspond à environ 4% de la surface du bandeau. Elle induit donc un affaiblissement moyen de 4 x 40%, soit 1.6%, de la capacité des structures à tenir x fois la charge maximale envisagée pour le bâtiment (x étant le coefficient de sécurité utilisé dans le calcul de structure , 3 en principe).
On peut aussi envisager l'étage le plus touché pour désigner le niveau le plus fragilisé : étage 95 pour WTC1 avec 7.5%, et 81 pour WTC2, avec 6.3%. L'affaiblissement induit est alors respectivement de 3% et 2.5%.
Un chiffrage qui prend simplement en compte le nombre total de colonnes sectionnées rapporté au nombre de colonnes du pourtour (240) donne une valeur surestimée des dommages : 34 et 33 respectivement pour WTC1 et 2WTC2, soit 14%, aboutissant à un affaiblissement de la capacité des immeubles de 5.6%.

Les dommages infligés à la structure interne resteront à jamais inconnus. Cependant, la conjonction de plusieurs données permettent de s'assurer que le nombre de colonnes du noyau gravement endommagées par le passage des débris d'avions est restreint .

Tout d'abord, seules les parties massives en acier avaient la capacité de provoquer de tels dommages : les deux moteurs et, dans une moindre mesure, les trains d'atterrissage, le restant des aéronefs étant constitué d'aluminium, trois fois moins dense que l'acier. ¨Par ailleurs, de la moitié tribord du vol UA175 qui n'a pu interférer avec les colonnes centrales de la tour Sud du fait de sa direction à l'impact, seuls un moteur et un train sont ressortis, après avoir perdu 95% de leur énergie (http://www.cyberarchi.com/actus&dossiers/courrier-des-lecteurs/index.php?article=4282 ). Admettant l'estimation faite par le NIST d'une perte de 30% de l'énergie originelle dans la traversée de l'espace de bureaux entre l'impact et la sortie du tube, 32% de cette énergie est donc dissipée lors de l'impact. Il ne restait alors qu'environ 50% de l'énergie originelle aux vestiges des moteurs et trains des deux Boeing à leur arrivée au contact des colonnes centrales,tout au plus apte à grâvement endommager une seule colonne par élément (moteur ou train). D'où une estimation des dégats infligés à cette structure centrale : 5 colonnes pour WTC1 , 3 pour WTC2. Parmi les scénarios déterminés par le NIST, les plus proches de la réalité des empreintes d'impact donnent les dommages suivants : 3 sectionnées, 4 sévèrement déformées et 6 légèrement déformées pour WTC1 (scénario moyen); 4 sectionnées et 2 sévèrement déformées pour WTC2 (scénario mineur). En comptabilisant les sévèrement déformées pour moitié et les restantes pour le quart, on aboutit à l'estimation suivante : 6.5 colonnes popur WTC1 et 5 pour WTC2, représentant respectivement 14% et 11% de l'ensemble des colonnes centrales, c'est-à-dire 8% et 7% d'affaiblissement de la capacité porteuse. Retenant cette hypothèse haute (le NIST semble avoir attribué à l'ensemble des colonnes centrales les mêmes dimensions alors que 16 des 47 sont doubles des autres, constituant le rang extérieur du grand côté du noyau, les premières à être atteintes par les vestiges dans le cas de WTC1), on obtient le résultat : affaiblissement de 11% pour WTC1 et 10% pour WTC2.

Comparés aux coefficients de sécurité utilisés dans la construction de ces immeubles (supérieurs à 200%), ces chiffres expriment le caractère marginal des dommages infligés par l'impact des avions; ce que les ingénieurs concepteurs illustraient en exposant que chaque tour était capable de soutenir plusieurs impacts de gros porteurs sans voir sa solidité compromise. C'est également la conclusion du NIST : bien qu'endommagées, les tours jumelles avaient conservé leur capacité à tenir indéfiniment leur charge habituelle.

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