L’association ReOpen911 publie un extrait d’un dossier réalisé par ADTISMMI, un collectif de recherche sur les événements relatifs au 11-Septembre. Certains des points analysés, tels que la prise en compte de l’impact d’un Boeing 707 dans la conception des Tours Jumelles, avaient été abordés dans le point clé intitulé "Les explications officielles de la chute des Tours Jumelles : fiction ou réalité ?". Ces éléments sont remis ici en contexte et développés, ce qui nous permet d’obtenir une synthèse détaillée sur un sujet crucial relatif au débat sur l’effondrement des Tours Jumelles du WTC.

Mardi 11 septembre 2001, le soleil se lève sur Manhattan – Reinhard Karger

 

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Par ADTISMMI, un collectif francophone de recherche sur le 11 Septembre.

Introduction 

Cet article se concentre sur différentes études et analyses liées à la sécurité et la sûreté des Tours Jumelles du World Trade Center.[1]Comme a pu le rapporter le Telegraph le soir-même du 11-Septembre, la « structure révolutionnaire » des Tours Jumelles avait été « conçue dans le but de pouvoir résister à de graves cataclysmes et celle-ci avait même tenu bon lors de l’attentat de 1993. »[2] Le professeur Alastair Soane, ingénieur-conseil, soulignait : « [Les Tours Jumelles] étaient des bâtiments extrêmement robustes, conçus pour une résistance maximale. » L’ingénieur Gordon Masterton, président de l’Institution of Civil Engineers’structural and building board, expliquait quant à lui que les bâtiments avaient été pensés avec l’hypothèse de devoir faire face à des « événements raisonnablement prévisibles. » Ce dernier précisait :

Les grands bâtiments sont conçus pour être en mesure de résister à des vents extrêmement puissants ou à des tremblements de terre et tenir bon face à des dégâts localisés sans s’effondrer de manière catastrophique. Mais il est clair que la limite de ce qui était raisonnablement prévisible a été de très loin dépassée. Les Tours Jumelles ne se sont pas effondrées immédiatement, mais la résistance de la structure a été affectée par l’explosion qui a suivi et les effets progressifs de l’incendie semblent être l’élément déclencheur de l’effondrement final. Bien évidemment, il appartient aux enquêteurs d’identifier les causes exactes de l’effondrement, mais il semble que cela soit une combinaison d’événements catastrophiques, au-delà de toute considération raisonnable.[3]

Le professeur Soane avait déclaré : « Certains bâtiments sont conçus pour être en mesure de résister à la collision d’avions, mais il s’agit surtout de bâtiments très sensibles. » Les Tours Jumelles du World Trade Center faisaient justement partie de ce type de bâtiments. En effet, « les tours emblématiques de New York, rapportait l’article, étaient conçues pour pouvoir résister à la collision d’avions. » D’ailleurs, continuait le journal :

Au cours de ces dernières années, les visiteurs des tours pouvaient lire un panneau d’information rassurant dans le centre d’accueil du dernier étage, expliquant qu’il ne fallait pas s’inquiéter des accidents d’avion, le bâtiment ayant été conçu y résister.[4]

Un témoin ayant assisté à une projection d’une vidéo de présentation des tours se souvient :

J’avais moi-même travaillé quelques heures (…) au WTC et en attendant l’heure de mon rendez-vous j’avais été invité à attendre avec du café et un documentaire vidéo sur la construction des deux Tours Jumelles et sur leur résistance aux accidents d’avion toujours possibles compte tenu de la météo New Yorkaise, en particulier en fin d’automne et au printemps à l’époque de la construction du complexe. Et le documentaire, mis à jour depuis l’attentat de 1993, précisait que la structure avait montré son efficacité en cette circonstance qui aurait pu être dramatique.[5]

Cette synthèse permettra ainsi d’approfondir plusieurs éléments relatifs à la conception des Tours Jumelles, certains points particuliers des études menées par la FEMA et le NIST, les explications de plusieurs ingénieurs ainsi que la manière dont la presse a pu traiter le sujet.

 

Sûreté et sécurité des Tours Jumelles du World Trade Center 

La robustesse des Tours Jumelles du World Trade Center

En juillet 1971, l’American Society of Civil Engineers (ASCE) avait attribué son prix national aux concepteurs des tours, y reconnaissant « le projet d’ingénierie démontrant le savoir-faire le plus achevé et représentant la plus grande contribution aux progrès de l’ingénierie et de l’humanité. »[6] Jean Claude Philip et Fouad Bouyahbar écrivent : « Les publications techniques saluèrent également la qualité du projet dans sa capacité à résister à des évènements imprévus “provenant de l’utilisation d’aciers spéciaux à haute résistance.” »[7] Les spécialistes précisent : « [D]ans la plupart des tours, les planchers étaient encastrés dans les porteurs, ce qui leur donnait, en plus de la résistance au cisaillement, une résistance à la traction. Cette conception, qui remonte aux années 1960, était bien adaptée pour des tours très hautes. Les Tours Jumelles avaient aussi été réalisées avec des coefficients de sécurité [très élevés]. »[8] Mark Loizeaux, président de la société Controlled Demolition Inc. avait fait des études d’architecture et de Génie Civil[9] au cours desquelles il avait produit un rapport concernant le World Trade Center. Ce dernier déclara par la suite qu’il « savai[t] exactement comment il avait été construit. » Les Tours Jumelles étaient « particulièrement robustes, disposant de murs porteurs en treillis d’acier armé, » précise-t-il.[10]

Le lendemain des attentats, le Washington Post rapporta : « Construites pour pouvoir résister aux tremblements de terre et aux vents de la force des ouragans, et la sécurité du site ayant été renforcée à la suite d’un attentat terroriste en 1993, les Tours Jumelles du World Trade Center de New York étaient conçues pour durer. » 11 L’ingénieur Hyman Brown souligna quant à lui que les tours « étaient surdimensionnées afin de pouvoir résister à peu près n’importe quoi, » que ce soit des ouragans, des vents de grande puissance ou même des attentats. 12 Pour l’ingénieur Ronald O. Hamburger, les deux tours « étaient incroyablement robustes, surtout en matière de résistance aux charges statiques et aux charges dues aux vents (…). 13 » Les Tours Jumelles « étaient aussi solides que possible, même dans les conditions les plus cataclysmiques, » rapportent les journalistes James Glanz et Eric Lipton. 14 Les deux auteurs rapportent que le 13 février 1965, le magnat de l’immobilier Lawrence Wien, propriétaire de l’Empire State Building, avait qualifié le projet du WTC de peu sûr, ce qui à l’époque avait pu être interprété comme une tentative d’attaque envers un projet destiné à faire concurrence à ses propres immeubles. Richard Roth d’Emery Roth & Sons, le cabinet d’architectes chargé du projet du WTC, avait répondu aux critiques par la publication d’un télégramme de trois pages, lequel mettait un point d’honneur à pointer la solidité des gratte-ciels jumeaux :

L’étude structurelle menée par Worthington, Skilling, Helle & Jackson est l’étude la plus complète et la plus détaillée jamais réalisée en matière de structure de bâtiments. L’analyse préliminaire couvre à elle seule 1200 pages et contient plus de 100 schémas détaillés. (…)

4. De par leur configuration, qui est essentiellement celle d’une poutre d’acier de 209 pouces, les tours sont en fait moins complexes au niveau structurel qu’un bâtiment traditionnel comme l’Empire State Building où le noyau et le contreventement du bâtiment sont bien plus minces par rapport à sa hauteur. (…)

5. Le bâtiment est seize fois plus résistant qu’une structure conventionnelle. La conception est tellement sûre que les ingénieurs en structures ont pu se montrer très prudents dans sa structure sans pour autant nuire à la rentabilité du bâtiment.[15]

Les journalistes James Glanz et Eric Lipton, rapportant les conclusions de l’étude, précisent :

Les fermes Vierendeel seraient si efficaces, selon les calculs des ingénieurs, que toutes les colonnes d’un côté de la tour pourraient être retirées, de même que les deux angles ainsi que plusieurs colonnes des côtés adjacents, et la tour serait toujours assez sûre pour pouvoir résister à des vents de 160 km/h.[16]

En outre, un article paru dans l’Engineering News-Report en avril 1964 détaillait :

Pour les gigantesques tours du World Trade Center de New York les ingénieurs ont dimensionné les colonnes dans le but d’éviter toute déformation des étages tandis que de l’acier à haute-résistance est utilisé pour les colonnes extérieures, et de l’acier A-36 pour les colonnes internes. Une spécificité de conception (…) qui permet aux colonnes extérieures de garder une marge énorme, permettant d’augmenter de 2000% la charge utile sans pour autant mettre en péril la construction. Cette procédure exige de proportionner les colonnes de chaque étage pour résister à la même contrainte unitaire sous la charge, et ce peu importe l’acier utilisé pour les colonnes. Toutes les colonnes devront par conséquent supporter la même charge permettant ainsi d’éviter toute déformation des étages. La réserve de résistance de l’acier de haute qualité permettra ainsi de contribuer à la résistance au vent.[17]

L’article précisait :

Les ingénieurs en structure ont fait le choix de cette conception particulière du fait de la longueur des colonnes utilisées, des types d’acier et de leur prise en compte de la pression causée par les vents sur les colonnes extérieures uniquement. Les panneaux font obstacle aux vents. En concevant ces immenses tours pour être en mesure d’y résister, Worthington, Skilling, Helle et Jackson ont adopté une structure qui ne repose aucunement sur le noyau pour prendre en compte la force des vents. Chacune des tours agira comme un tube vertical et creux, en porte-à-faux. Les poutres géantes Vierendeel formant les panneaux extérieurs porteurs fourniront la rigidité requise et la résistance aux vents. Toute contrainte de cisaillement horizontale rencontrera une résistance des pans du bâtiment parallèle aux vents, et la majeure partie du moment de renversement sera redistribué sur les panneaux extérieurs face aux vents. Afin d’économiser au mieux sur la résistance aux tensions, les colonnes des panneaux seront faites d’acier à haute-résistance (…).[18]

Un deuxième article rapportait :

Si l’on retirait toutes les colonnes du premier étage sur un côté de l’immeuble ainsi que sur une partie des côtés perpendiculaires en partant des angles, le bâtiment pourrait résister à des vents de 160 km/h provenant de n’importe quelle direction.[19]

Notons qu’il est ici question du premier étage, lequel présente une particularité. En effet, en-deçà du septième étage, les Tours Jumelles possédaient un tiers seulement du nombre de leurs colonnes extérieures, chacune de celles-ci partant du sol et se divisant en trois branches au niveau du septième étage.

 

Structure interne de la base des Tours Jumelles du WTC – Weidlinger Associates[20]

 

L’espacement des colonnes extérieures aux premiers niveaux permettait ainsi d’avoir de larges espaces au niveau des entrées. Comme l’explique le NIST, cette conception était compensée par un important contreventement du noyau en deçà du 7ème étage, permettant ainsi au cœur de reprendre une partie des charges latérales à ce niveau des immeubles :

Etant donné que les charges latérales sont principalement supportées par les parois extérieures d’un système de tubes à ossature, les poteaux intérieurs ne contribuent pas à la rigidité latérale globale du bâtiment. Dans le cas des tours du WTC, les colonnes centrales ont été conçues pour supporter une quantité à peu près égale des charges utiles totales. Les colonnes dans le noyau interne des tours ont été conçues pour supporter principalement les charges gravitationnelles (verticales), sauf dans la zone de l’atrium (en-dessous du 7ème étage, jusqu’à la base), où il y avait moins de colonnes périphériques dans les parois extérieures; des contreventements ont été utilisés dans le périmètre extérieur de la zone du noyau pour augmenter la rigidité latérale. Dans la partie inférieure des tours, les colonnes du noyau extérieur ont été conçues pour résister à une partie des forces latérales.[21]

Leslie Robertson confia que l’une de ses préoccupations majeures au moment de la conception des Tours Jumelles était leur résistance face au vent :

La principale préoccupation de Robertson dans la conception du WTC était le vent, dont la force était encore plus grande que la charge utile des bâtiments. « Non seulement avons-nous dû prendre en compte les turbulences engendrées par l’implantation de deux bâtiments de grande hauteur situés l’un à côté de l’autre, a-t-il déclaré, mais nous avons aussi été confrontés à de multiples et très importantes forces de pressions des vents exercées par Les gratte-ciels voisins et par la proximité de l’Hudson et de l’East river, ainsi que de l’océan Atlantique, à quelques kilomètres au sud.[22]

Denis Breysse, président de l’Association Universitaire de Génie Civil (AUGC) et spécialiste en étude du risque en Génie Civil, souligne le défi majeur que représentait le vent :

Les tours [du WTC], comme tous les immeubles de grande hauteur, étaient conçues pour résister à un défi majeur : l’action des vents de tempête. Le vent constituait l’action la plus sévère envisagée pour l’ouvrage, et a conduit à une structure dont la résistance à la flexion reposait sur la combinaison d’un cœur rigide (le « noyau central »), contenant tous les moyens de circulation verticale et d’une épaisse peau périphérique faite de multiples plaques préfabriquées. L’ensemble, solidarisé par les planchers métalliques, possédait une rigidité globale convenable pour que les déformations et les vibrations engendrées par le vent soient acceptables.[23]

Le journaliste John Goldman rapporte que « les ingénieurs ont conçu les Tours Jumelles afin que celles-ci puissent résister à une tempête de 150 ans. »[24]L’ingénieur Thomas Eagar souligne quant à lui : « Les Tours du World Trade Center étaient conçues pour résister à un ouragan de 225 km/h. »[25] Jones et al. synthétisent :

En plus de résister à la charge gravitationnelle ordinaire et aux incendies occasionnels, Les gratte-cielssont conçus pour résister aux charges générées par d’autres événements extrêmes, notamment les vents violents et les tremblements de terre. Concevoir [une structure] capable derésister aux tremblements de terre et aux vents violents exige principalement de la penser afin qu’elle puisse résister aux charges latérales qui génèrent des contraintes de traction et de compression au niveau des colonnes dues à la flexion. Celles-cis’additionnent aux contraintes de compression dues à la gravité, induites par les charges verticales. Ce n’est qu’à partir du moment où l’acier a été fabriqué à échelle industrielle qu’il est devenu possible de prendre en compte la capacité de résister à des charges latérales importantes et que la construction de gratte-ciels a été rendue possible. L’acier est à la fois très résistant et ductile, ce qui lui permet de résister aux contraintes de traction générées par les charges latérales, contrairement aux matériaux fragiles comme le béton qui ont une capacité bien plus faible de résistance à la traction. Bien que le béton soit utilisé aujourd’hui dans certains gratte-ciels, l’armature en acier est nécessaire dans presque tous les cas. 

Les auteurs soulignent en outre :

 Afin de tenir compte de la résistance aux charges latérales, Les gratte-ciels sont souvent conçus de telle sorte que le niveau de la capacité de charge de leurs colonnes quant aux charges gravitationnelles soit relativement faible. Les colonnes extérieures des Tours Jumelles, par exemple, n’étaient qu’à environ 20 % de leur capacité pour supporter les charges gravitationnelles, laissant une grande marge de manœuvre pour les charges latérales supplémentaires qui s’ajoutent lors de vents violents et de séismes.[26]

Ainsi, la solide conception des tours était surtout mise en avant quant à leur excellente résistance aux vents. Les ingénieurs avaient à l’époque effectué des tests en soufflerie à la Colorado State University et au National Physical Laboratory de Londres sur des modèles réduits des Tours Jumelles à échelle 1:500 ou 1:400.[27]Des expériences avaient été réalisées concernant le balancement maximum que les occupants des Tours Jumelles pouvaient tolérer. Des volontaires s’étaient vu proposer « un test oculaire gratuit »avec pour objectif réel de les soumettre à un balancement et déterminer jusqu’à quel point allait leur tolérance. Beaucoup de ces sujets furent alors atteints de vertige. Leslie Robertson travailla ensuite avec l’ingénieur Alan G. Davenport dans le développementd’amortisseurs viscoélastiquesqui absorberaient le balancement des bâtiments, installés au niveau des articulations entre le treillis des étages et les colonnes des panneaux extérieurs.[28]

Le NIST décrit ainsi les standards relatifs à la résistance aux différentes charges :

Dans les années 1960, les standards relatifs aux états limites ultimes ne concernaient que le béton armé. (…) [L]es trois codes de l’ACI 318-63 des années 1960, qui incluent les combinaisons de charges suivantes afin d’établir les charges nominales (U) des éléments de structure :

1. Pour les structures où les vents et tremblements de terre peuvent être négligés, U = 1.5 D + 1.8 L.

2. Pour les structures où la charge du vent doit être prise en compte, U = 1.25 (D + L) ou U = 0.9 D + 1.1 W, dans le cas des conditions les plus défavorables pour l’élément.[29]

Des points de vue divergents ont pu apparaître par la suite sur la résistance au vent des Tours 1 et 2. En effet, des experts de la compagnie d’assurance faisant face aux avocats de l’entrepreneur Larry Silverstein ont déclaré :

Les études et les analyses (…) indiquent que les charges provoquées par les vents sur une tour individuelle dans la configuration des deux tours sont environ 66 pourcent supérieures aux forces pour lesquelles les tours ont été apparemment conçues. (…) Ainsi, en ce qui concerne les charges liées au vent, la fiabilité des tours dans la configuration des Tours Jumelles est inférieure à l’état actuel de la pratique pour les grands ouvrages.[30]

Le NIST a comparé les différentes études et mené sa propre analyse afin d’estimer la charge des vents, ceux-ci pouvant représenter la charge la plus importante pour les colonnes périphériques.[31] Le NIST note ainsi : « [L]a conception originelle de la résistance au vent [des Tours Jumelles] excède dans tous les cas les codes définis par le NYCBC (un code de prescriptions d’exigences minimales) avant 1968, période où les tours ont été conçues, et jusqu’à ceux de l’année 2001 comprise. (…) [L]es valeurs choisies pour la conception sont également plus importantes que celles exigées par d’autres codes de construction (…). »[32] Le NIST écrit également :

La résistance aux charges dues à l’action du vent utilisées pour les colonnes du WTC, qui régissaient la conception structurelle des colonnes extérieurs et fournissaient la capacité de base des structures pour résister à des événements anormaux comme des incendies majeurs ou des dégâts causés par des impact, dépassaient de loin les exigences du Code du bâtiment de la ville de New York et d’autres codes du bâtiment du jour qui ont été examinés par le NIST.[33]

D’après l’ingénieur Ryan Mackey :

Les colonnes périphériques sont dimensionnées pour pouvoir résister à la charge du vent, et pas seulement à la charge utile. (…) Les charges utiles sont donc secondaires pour la charge nominale des colonnes extérieures. (…) [I]l n’y avait pas d’exigence à ce que les colonnes puissent résister à une augmentation de 2000 % de toutes les charges.[34]

En outre, même si les colonnes elles-mêmes pouvaient supporter 2000 % de charge utile, d’autres structures des tours n’en seraient certainement pas capables. Le NIST décrit plus précisément les exigences relatives aux éléments de structure dans son test sur les prescriptions relatives aux contrôles destructifs des éléments structuraux:

En ce qui concerne les exigences de résistance, les différents éléments, ou un assemblage, doivent être capables de supporter (…) :

1. Sans dégâts visibles (autre que des microfissures) son propre poids plus une charge de test égal à 150 pourcent de la charge utile nominale plus 150 pourcent de n’importe quelle charge statique ajoutée à la structure.

2. Sans provoquer l’effondrement, son propre poids plus une charge de test de 50 pourcent de son propre poids plus 250 pourcent de la charge utile nominale plus 250 pourcent de n’importe quelle charge statique ajoutée à la structure.[35]

Bien qu’il soit ici question de la résistance face aux vents, cela peut nous donnernéanmoins une idée de la solidité des bâtiments. Robert MacNamara, président de la société d’ingénierie McNamara & Salvia, a déclaré: « [L]e World Trade Center était probablement l’un des bâtiments de grande hauteur les plus résistants. Aujourd’hui, on ne construit plus rien d’aussi solide que le World Tarde Center. »[36]

Un résumé de l’enquête du NIST donne l’estimation des charges. Avant impact :

 

Les colonnes centrales étaient conçues pour porter les charges de l’immeuble et étaient à environ 50 % de leur capacité de charge avant l’impact de l’avion (…) et les colonnes extérieures étaient à seulement 20 % environ de leur capacité de charge avant l’impact.[37]

 

Après impact :

Le noyau du WTC 1 a supporté une charge inférieure de 1 % après l’impact, mais une charge inférieure de 20 % après l’affaiblissement thermique. Le noyau du WTC 2 a supporté une charge réduite de 6 % après l’impact et une charge réduite de 2 % après l’affaiblissement thermique. Les charges axiales additionnelles qui ont été redistribuées aux colonnes extérieures à partir du noyau n’étaient pas significatives (seulement environ 20 % à 25 % en moyenne).[38]

Le NIST estime que consécutivement à l’impact du 767 sur la Tour Nord :

·     Les dégâts de l’impact sur les panneaux extérieurs et au niveau du noyau ont conduit à une redistribution des charges des colonnes détruites, généralement sur les colonnes adjacentes aux zones d’impact. Le hatt russ a résisté au mouvement de descente de la face nord.

·     Les charges sur les colonnes centrales endommagées ont été redistribuées généralement sur les colonnes centrales adjacentes intactes et dans une moindre mesure sur les colonnes extérieures nord à travers les systèmes d’étage centraux et le hatt russ.

·        Les faces nord et sud perdirent chacun environ 7 pourcent de charge gravitationnelle après l’impact tandis que les faces est et ouest gagnèrent chacun environ 7 pourcent de charge. Le noyau gagna environ 1 pourcent de charge gravitationnelle après l’impact.[39]

En ce qui concerne la Tour Sud :

·     Les dégâts de l’impact sur les panneaux extérieurs et au niveau du noyau ont conduit à une redistribution des charges des colonnes détruites, généralement sur les colonnes adjacentes aux zones d’impact. Les dégâts d’impact sur colonnes centrales a conduit à une redistribution des charges des colonnes détruites, généralement sur les autres colonnes centrales intactes et sur la face extérieure est. Le hatt russ a résisté au mouvement de descente de la face sud.

·        A cause des dégâts provoqués par l’impact de l’avion, le noyau a dû de décharger d’environ 6 pourcent de charge gravitationnelle. La face nord a perdu environ 10 pourcent de charge, la face est a gagné environ 24 pourcent de charge et les faces ouest et sud ont respectivement gagné 3 et 2 pourcent.

Le noyau s’est alors mis à s’incliner légèrement vers les faces sud et est. Les panneaux extérieurs ont restreint la tendance du noyau à s’incliner via le hatt russ et les étages intacts.[40]

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