TCTM – Sự sụp đổ của Tháp Đôi Trung tâm Thương mại thế giới (WTC) trong vụ tấn công khủng bố ngày 11/9/2001 không chỉ là một thảm kịch lịch sử của nước Mỹ mà còn phơi bày những giới hạn trong kỹ thuật xây dựng và các quy chuẩn an toàn lúc bấy giờ.
Chỉ trong vòng 3 giờ buổi sáng ngày 11/9/2001, hai toà tháp “chọc trời” của Trung tâm Thương mại thế giới (WTC) ở New York (Mỹ) sụp đổ, Lầu Năm Góc – trụ sở Bộ Quốc phòng Mỹ (nay là Bộ Chiến tranh) – bốc cháy và đổ sập một phần.
2.977 người đã thiệt mạng trong vụ tấn công, 19 không tặc gây ra vụ khủng bộ tự sát và hơn 6.000 người khác bị thương. Số người tử vong bao gồm 265 người trên 4 máy bay thương mại trong vụ tấn công tử vong, 2.606 người tại WTC và 125 người Lầu Năm Góc.
Trong suốt 24 năm kể từ buổi sáng định mệnh đó (11/9/2001 – 11/9/2025), vụ việc này đã được phân tích sâu dưới hàng nghìn góc độ khác nhau và đây cũng được coi là sự kiện tồi tệ nhất trong lịch sử nước Mỹ.
Vụ khủng bố ngày 11/9/2001 không chỉ là một thảm kịch an ninh quốc gia mà còn là một cú sốc lớn đối với ngành kỹ thuật xây dựng và kiến trúc toàn cầu. Hai tòa tháp của Trung tâm Thương mại Thế giới (WTC), vốn được coi là biểu tượng của công nghệ và kiến trúc hiện đại, đã sụp đổ hoàn toàn.
Sự kiện này đã phơi bày những điểm yếu nghiêm trọng trong thiết kế và tiêu chuẩn an toàn của các công trình siêu cao tầng thời bấy giờ, buộc các chuyên gia phải nhìn nhận lại toàn bộ cách tiếp cận, từ cấu trúc, vật liệu cho đến hệ thống thoát hiểm.
Để hiểu được những thay đổi, chúng ta cần phác thảo cách thiết kế ban đầu của WTC. Kế hoạch xây dựng WTC đã có từ năm 1946, nhưng khi ấy chỉ là một tòa nhà cao 70 tầng. Sau đó, tới năm 1962, Kiến trúc sư người Mỹ gốc Nhật Minoru Yamasaki chính thức được lựa chọn là kiến trúc sư chính cho công trình này.
Sau nhiều bản thiết kế được đệ trình, thiết kế cuối cùng của Yamasaki cho Trung tâm Thương mại Thế giới được công bố trước công chúng vào ngày 18/1/1964. Hai tòa tháp đôi tại Trung tâm Thương mại Thế giới cao 110 tầng, được khởi công vào năm 1966 và khánh thành năm 1973, trở thành hai tòa tháp cao nhất thế giới vào thời điểm này.
Nhưng chiều cao không phải là điểm đặc biệt duy nhất của công trình này. Thiết kế kiến trúc và thiết kế kết cấu của Tháp đôi WTC đã từng được ca ngợi là một kiệt tác công nghệ độc đáo, không giống như những tòa nhà chọc trời trước đó sử dụng hỗn hợp vật liệu xây dựng và khung thép với các cột thẳng đứng trải dài khắp tòa nhà – giống như một pháo đài (ví dụ như Tòa nhà Empire State với 210 cột thẳng đứng).
Ngược lại, Tháp Đôi WTC về cơ bản là những ống thép. Các cột thép được bố trí dọc theo chu vi bên ngoài và kết nối với lõi của tòa nhà thông qua các sàn. Bản thân các sàn là bê tông đổ trên khung thép, có cường độ nén thấp 20,7 – 41,7 MPa, chỉ có chức năng làm sàn chứ không phải để tạo sự ổn định theo chiều dọc.
Sự ổn định theo chiều dọc dựa vào 47 cột thép ở lõi tòa nhà, được gia cố bằng thạch cao chống cháy. Lõi cũng là nơi chứa tất cả các thang máy, cầu thang bộ và các trục kỹ thuật của tòa nhà. Thiết kế này đã tạo ra những không gian làm việc rộng lớn, không vướng cột trụ, nhưng đồng thời cũng vô tình tạo ra những điểm yếu khi tòa nhà phải đối mặt với một mối đe dọa cực đoan.
Khoảng 95% thể tích của tòa nhà là không khí, giúp chúng đủ nhẹ để đu đưa trong gió mạnh. Mặc dù có vẻ ngoài khá nhẹ, nhưng các tòa tháp này được thiết kế với độ dự phòng cao, đảm bảo sự ổn định.
Thiết kế Tháp đôi WTC cũng đã tính đến khả năng máy bay va chạm, dựa trên những sự cố trong quá khứ như vụ máy bay B-52 bị lạc trong sương mù, vô tình đâm vào Tòa nhà Empire State năm 1945. Các tòa tháp của WTC được thiết kế để chống lại máy bay Boeing 707, loại máy bay tân tiến nhất vào thời điểm xây dựng.
Tuy nhiên, thiết kế này không tính đến việc hai chiếc máy bay lớn hơn – Boeing 767 – được cố ý lái ở tốc độ lên tới 400 dặm/giờ (khoảng 643,74 km/giờ) để gây ra vụ tấn công khủng bố hàng loạt tồi tệ nhất trong lịch sử nước Mỹ.
Nhằm xác định nguyên nhân kỹ thuật và các yếu tố gây ra thảm kịch, Chính phủ Mỹ đã giao cho Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) và Cơ quan Quản lý Khẩn cấp Liên bang (FEMA) tiến hành một cuộc điều tra toàn diện. Sơ bộ, cuộc điều tra của NIST đã đưa ra một số kết luận về sự sụp đổ của cả hai tòa tháp là do sự kết hợp của ba yếu tố chính: (1) thiệt hại cấu trúc do va chạm máy bay, (2) vật liệu chống cháy bị bong tróc trên diện rộng, và (3) các đám cháy sau đó.
Cụ thể, các máy bay đã phá hủy một số cột thép bên ngoài, nhưng nhờ thiết kế có tính dự phòng, trọng lượng phần trên khu vực va chạm của tòa nhà dồn sang các cột thép không bị ảnh hưởng đã giúp tòa nhà đứng vững trong vòng 102 phút, cho phép phần lớn những người ở dưới khu vực va chạm có thời gian sơ tán.
Nguyên nhân chính dẫn đến sự sụp đổ cuối cùng không phải là va chạm mà là hỏa hoạn. Mỗi máy bay chứa hơn 10.000 gallon nhiên liệu (bằng 37.854,12 lít), một loại nhiên liệu hydrocarbon, đã bốc cháy, tạo ra một đám cháy cường độ cao và nhiệt độ tăng nhanh chóng, khác với các đám cháy tiêu chuẩn mà các tòa nhà thường được thiết kế để chống chịu.
Cú va chạm đã làm bong các lớp chống cháy trên các kết cấu cột và dầm thép của tòa nhà. Nhiên liệu máy bay đã tạo ra một đám cháy dữ dội, kéo dài hàng chục phút. Trong tòa nhà toàn bộ bàn ghế, máy móc, giấy tờ,… chìm trong khói lửa.
Dù sức nóng của ngọn lửa trong đám cháy tại WTC không thể và không làm tan chảy kết cấu thép (thép tan chảy ở nhiệt độ 1.500°C, nhưng trên thực tế, không cần nung chảy thép để phá hủy toàn bộ tòa nhà. Đặc tính của thép khi bị nung nóng ở nhiệt độ khoảng 500-600°C, thép sẽ bắt đầu mất đi 50% độ bền và độ cứng – khả năng chịu lực.
Trong vụ tấn công 11/9/2001, nhiên liệu máy bay tạo ra nhiệt độ tới 1.000°C.
Hệ thống thanh thép xà ngang (dùng để giữ vững sàn nhà) tại khu vực xảy ra va chạm nhanh chóng bị mềm, biến dạng dưới tác động lớn của nhiệt, đồng thời bị võng xuống do chịu sức ép của sàn bê tông. Lực kéo xuống rất lớn cũng làm cho các cột thép ngoại vi suy yếu và bị lõm vào bên trong.
Cột thép ngoại vi không chịu được sức nặng của các tầng phía trên khu vực va chạm và bắt đầu đổ sập. Cùng lúc, các đế thép hình chữ L nối các mặt sàn với lõi trung tâm cũng bị cong vênh và biến dạng khi chịu tác động của nhiệt và sức nặng của các tầng phía trên.
Khi trọng lượng nén của các tầng đổ sập phía trên ngày càng tăng lên, kết quả toàn bộ Tháp đôi WTC bị sụp đổ theo hiệu ứng dây chuyền.
Không chỉ phơi bày những lỗ hổng trong kết cấu kiến trúc, vụ tấn công 11/9/2001 cũng phơi bày những hạn chế nghiêm trọng trong hệ thống thoát hiểm của công trình Tháp đôi WTC. Các tòa tháp chỉ có ba thang bộ thoát hiểm, dán nhãn đơn giản A, B và C, được đặt trong khu vực lõi trung tâm, một con số thấp hơn đáng kể so với yêu cầu 6 thang bộ thoát hiểm như quy định cũ năm 1938.
Vấn đề này trở nên tồi tệ hơn khi các thang bộ trong Tháp Bắc chỉ cách nhau khoảng 70ft (hơn 21,3m) và ở Tháp Nam là 200ft (gần 61m), nhưng vẫn quá gần nhau khiến cả ba đều bị phá hủy khi máy bay va chạm.
Tường bao quanh thang bộ được làm từ vách thạch cao (gypsum-board), thiếu khả năng chịu lực ngang và đã bị phá hủy dễ dàng bởi lực va chạm, làm vô hiệu hóa các lối thoát hiểm. Kích thước thang bộ hẹp (chỉ 44-56 inch, khoảng 112-142cm) gây khó khăn lớn cho việc sơ tán hàng nghìn người và cả việc di chuyển ngược dòng của lính cứu hỏa mang theo hơn 50 ibs (gần 23kg) thiết bị cứu hỏa.
Thiết kế của WTC ưu tiên không gian mở, không có cột chắn trên các sàn làm việc, nhưng điều này vô tình tập trung tất cả các yếu tố dịch vụ (thang máy, thang bộ thoát hiểm, phòng vệ sinh,…) vào một lõi duy nhất. Khi vùng lõi tòa nhà bị tấn công, toàn bộ hệ thống thoát hiểm bị vô hiệu hóa. Đây là một bài học đắt giá về việc ưu tiên thẩm mỹ hoặc tối ưu hóa không gian có thể tạo ra những rủi ro an toàn lớn trong các sự kiện cực đoan.
Cuộc tấn công ngày 11/9 không chỉ bộc lộ những điểm yếu trong thiết kế tòa nhà mà còn cho thấy những sai lầm trong công tác sơ tán. Mặc dù cầu thang thoát hiểm “A” ở Tòa tháp Nam vẫn còn nguyên vẹn sau vụ tấn công, nhưng hàng trăm nạn nhân đã không sử dụng nó.
Thay vào đó, nhiều người đã làm theo hướng dẫn của tổng đài viên 911 và các thông báo trước đó của tòa nhà, yêu cầu họ “án binh bất động” và ở lại các khu vực lánh nạn đã được chỉ định. Trong các kịch bản hỏa hoạn thông thường, đây là một quy trình an toàn có thể cứu sống nhiều người. Giữ người dân tránh xa cầu thang và ở lại các khu vực lánh nạn đã được phân chia thường an toàn hơn nhiều so với việc di chuyển xuống cầu thang – nơi có thể nhanh chóng trở thành một ống khói đầy khói.
Tuy nhiên, vụ 11/9 là một tình huống rất đặc biệt, nơi mọi người đáng lẽ phải được hướng dẫn rời khỏi tòa nhà trước khi nó sụp đổ hoàn toàn.
Đối với những người ở dưới điểm va chạm của mỗi tòa tháp, việc thoát hiểm vẫn là một trải nghiệm kinh hoàng. Họ phải đối mặt với đủ loại tình huống: trần nhà sụp đổ, vách ngăn bị phá hủy,… Ở một số nơi, nước từ đường ống nước vỡ đổ xuống như mưa. Các tầng ở phía dưới điểm va chạm cũng xảy ra hỏa hoạn do một phần nhiên liệu máy bay đổ xuống từ các tầng bên trên bị phá hủy.
Bên trong cầu thang thoát hiểm cũng xảy ra nhiều vấn đề khác. Một số cầu thang còn nguyên vẹn và được chiếu sáng tốt, nhưng cũng nhiều trường hợp khác, cầu thang trở nên tối tăm và trơn trượt vì nước và nhiên liệu máy bay. Những người khuyết tật, lớn tuổi vật lộn di chuyển trong cầu thang thoát hiểm hẹp và hỗn loạn.
Tất nhiên, nhìn lại quá khứ thì mọi chuyện lúc nào cũng rõ ràng. Nhưng điều quan trọng là phải rút ra bài học từ đó để chuẩn bị tốt hơn cho tương lai.
