Investigation on the Cause of Total Collapse of WTC Towers using ASI-Gauss Dynamic Collapse Analysis Code


 20019月の米国同時多発テロは,NY世界貿易センタービルWTC127が完全倒壊するという,建築史上未曾有の悲劇を引き起こした. NY世界貿易センタービルの崩壊に関してはFEMANISTによって報告書がまとめられ,一応結論が出たかのように思われる.しかし,なぜ3棟とも地上まで完全に崩れてしまったのか.また,なぜいずれもほぼ減速することなく高速で崩落してしまったのか.未だに数多くの疑問が残っている.我々の研究室ではこれらの疑問に応えるべく,骨組構造の動的崩壊解析手法として有効なASI-Gaussを用い,以下の4つのスタンスに立って数値解析的調査を実施している.
(A) 大規模火災と崩壊現象との因果関係を調べる.
(B) WTCの接合部強度と崩壊現象との因果関係を調べる.
(C) 飛行機衝突と崩壊現象との因果関係を調べる.
(D) 爆破解体された可能性を探る.
これらのうち (A)は,大方の報告書が記すように,大規模な火災が崩壊現象を引き起こした主要因であることを裏付ける目的がある.(B)は,WTCが元来有していた強度(特に接合部強度)が進行的な崩壊現象を食い止めるのには十分ではなかった可能性を探る目的がある.(C)は,WTC12において飛行機が衝突した際の衝撃力がその後の崩壊現象に与えた影響について調査する目的がある.最後の(D)は,政府陰謀説や自作自演説などで噂されていることが可能なのかどうか,調べる目的がある.本稿では,これらのうち(A)(B)(C)について実施した結果を紹介する.

An adaptive finite element code using linear Timoshenko beam elements called the adaptively shifted integration (ASI) technique and its modified version, the ASI-Gauss technique, have been applied to various numerical simulations on the collapse of framed structures. One of its recent applications was a full model simulation of the aircraft impact with the New York World Trade Center (WTC) Tower 2 in 9/11 terrorist attack in 2001. According to the simulation, springback phenomena due to rapid unloading occurred in the core columns during the impact, which might have caused the destruction of member joints. Another simulation carried out was that of the fire-induced collapse of a high-rise tower mimicking the collapse of WTC towers. The results clearly show the effect of the weak member joints, which were reported to be 20 to 30 % of the strength of the members in WTC towers, and also the effect of the strength reduction due to elevated temperatures.