Tưởng niệm 11/9: Thiết kế Lầu Năm Góc đã cứu nhiều mạng người ra sao?

-
Thomas Nguyen
-
11.09.2020

Ngày 11/9/2001, 125 nhân viên làm việc trong Lầu Năm Góc – trụ sở Bộ Quốc phòng Mỹ, đã thiệt mạng. Tổn thất thật khủng khiếp, nhưng nó có thể còn tồi tệ hơn nếu không nhờ kết cấu đặc biệt của tòa nhà được xây từ 6 thập niên trước.

Tưởng niệm 11/9: Thiết kế Lầu Năm Góc đã cứu nhiều mạng người ra sao?

Sự vững chãi kì diệu của Lầu Năm Góc trước cú đâm.

Chiếc máy bay bị không tặc khống chế với số hiệu 77 của American Airlines, đã chém qua 3 cột đèn trong bãi đậu xe của Lầu Năm Góc trước khi lao vào tầng một của tòa nhà và nổ tung thành một quả cầu lửa, ngay lập tức giết chết 125 người bên trong nhà cùng với toàn bộ 64 hành khách trên máy bay, bao gồm 5 tên khủng bố.

Cú đâm thực sự kinh hoàng và những tổn thất vào hôm đó rất tàn khốc, nhưng phân tích thiệt hại về cấu trúc cho thấy số người chết tại Lầu Năm Góc có thể tồi tệ hơn nhiều nếu không có một số quyết định kỹ thuật quan trọng được đưa ra từ 60 năm trước đó.

Một sự trùng hợp trớ trêu là, việc thi công xây dựng Lầu Năm Góc đã bắt đầu đúng vào 11/9/1941. Nước Mỹ khi đó chưa bước vào Thế chiến 2, nhưng Tổng thống Franklin D. Roosevelt hiểu rằng ông cần một cơ sở vững chắc cho các hoạt động quân sự có thể xảy đến gần thủ đô. Sau đó, trong tình trạng khẩn cấp thời chiến, Lầu Năm Góc được hoàn thành trong thời gian kỷ lục, 16 tháng, với 15.000 công nhân.

Thép được phân bổ mạnh mẽ cho những nỗ lực thời chiến, vì vậy Lầu Năm Góc được xây dựng gần như hoàn toàn bằng bê tông cốt thép, bao gồm 41.000 trụ bê tông và các đường dốc bê tông thay vì cầu thang kết nối 5 tầng của tòa nhà.

Tưởng niệm 11/9: Thiết kế Lầu Năm Góc đã cứu nhiều mạng người ra sao?
Một khu vực của Lầu Năm Góc đổ sụp sau vụ tấn công

Hoàn thành vào 1943, đến tận ngày nay, Lầu Năm Góc vẫn là tòa nhà văn phòng thấp tầng lớn nhất Thế giới, với diện tích làm việc gần 2 triệu mét vuông, đủ sức chứa 26.000 người.

Khi công trình được xây dựng, không ai nghĩ Lầu Năm Góc sẽ trở thành một tượng đài mang tính biểu tượng cho sức mạnh quân sự Mỹ hoặc là một mục tiêu. Trên thực tế, các kiến trúc sư từng nghĩ nó sẽ bị bỏ hoang sau chiến tranh và biến thành một kho lưu trữ khổng lồ. Dự đoán của họ đã sai, nhưng thật tình cờ, nó lại giúp đi đến một quyết định quan trọng.

Lực lượng Kỹ sư Lục quân Mỹ đã xây dựng công trình này với cấu trúc và sức mạnh vượt trội so với một kiến trúc tiêu chuẩn. Nhờ thế, cấu trúc kiên cố đó cuối cùng có lẽ đã giúp cứu sống hàng trăm, thậm chí là hàng nghìn người vào 11/9/2001.

Donald Dusenberry là kỹ sư kết cấu xây dựng, đồng tác giả của bản báo cáo mang tính bước ngoặt của Hiệp hội Kỹ sư Dân dụng Mỹ về thiệt hại Lầu Năm Góc ngày 11/9 và những bài học kinh nghiệm từ khả năng chống chịu của công trình. Ông có mặt tại Vùng Không (Ground Zero) ở New York chỉ vài ngày sau khi Tòa Tháp đôi sụp đổ, cũng như đến kiểm tra hiện trường chiếc máy bay lao vào Lầu Năm Góc.

Tưởng niệm 11/9: Thiết kế Lầu Năm Góc đã cứu nhiều mạng người ra sao?

Điều mà Dusenberry và các đồng nghiệp phát hiện ra sau khi ghi chép và phân tích cẩn thận những thiệt hại với Lầu Năm Góc là: mặc dù 26 cột bê tông ở tầng 1 đã bị phá hủy hoàn toàn và 15 cột khác bị hư hỏng nặng, nhưng các tầng trên của tòa nhà lại không sụp đổ ngay. Trên thực tế, 30 phút sau đó, phần phía trên của khu vực bị máy bay đâm mới sụp, cho phép mọi người có đủ thời gian thoát ra ngoài.

Đáng kinh ngạc là không một nhân viên Lầu Năm Góc nào thiệt mạng trong vụ sập từ tầng 2 đến tầng 5 của khu vực va chạm. Trong khi đó, hàng nghìn người bị mắc kẹt bên trong Tháp đôi WTC ở New York đã thiệt mạng vì không kịp thoát ra ngoài trước khi các tòa tháp sụp xuống.

Có khoảng 800 người đang làm việc ở nơi xảy ra vụ tấn công vào 11/9, ít hơn nhiều so với bình thường. Trong một may mắn đáng kinh ngạc, Tòa nhà trụ sở Bộ Quốc phòng Mỹ gần đây trải qua một cuộc cải tạo lớn và mới chỉ có một phần nhỏ nhân viên chuyển về văn phòng riêng. Nếu chiếc máy bay đâm vào bất kỳ khu vực nào khác của tòa nhà vào hôm đó, thì tính mạng của 4.500 người đã rơi vào nguy hiểm.

Thiết kế siêu việt của 60 năm về trước

Gần như không thể tưởng tượng được lực mà Chuyến bay 77 đã lao vào Lầu Năm Góc. Chiếc Boeing 757 nặng ước tính khoảng 82,4 tấn và đang bay với tốc độ hơn 530 dặm/giờ.

Thiệt hại xảy ra với tòa nhà chủ yếu là do các thùng nhiên liệu dự trữ lớn ở cánh và thân máy bay. Chuyến bay 77 cất cánh từ Sân bay Dulles, Washington D.C. lúc 8h20 sáng trên đường đến Los Angeles với những thùng nhiên liệu lớn cho hành trình xuyên quốc gia, và số nhiên liệu đó hầu như còn nguyên khi chiếc phi cơ lao vào Lầu Năm Góc.

Theo phân tích của Dusenberry và cộng sự, các cánh nhẹ và phần không chứa nhiên liệu của máy bay bị cắt gẫy gần như ngay lập tức khi va chạm, nhưng những thùng nhiên liệu nặng đã xuyên qua tầng 1, tạo ra một luồng mảnh vỡ xé nát tòa nhà, để lại “con đường” hủy diệt dài gấp đôi chiều dài của máy bay.

Ông Dusenberry đã so sánh chiếc Boeing 757 với một quả bóng nước.”Bản thân quả bóng thì không nặng, nhưng nếu bạn bơm đầy nước và ném vào thứ gì đó, thì nó sẽ va chạm và tạo ra một lực khá lớn”.

Tưởng niệm 11/9: Thiết kế Lầu Năm Góc đã cứu nhiều mạng người ra sao?

Điều mà Dusenberry và các đồng nghiệp tìm hiểu là làm thế nào mà tầng 2 của Lầu Năm Góc vẫn trụ lại được sau khi hàng chục cột ở tầng một bị phá hủy hoặc hư hại nghiêm trọng. Các tầng trên chỉ sụp đổ sau khi chịu thiệt hại nghiêm trọng từ ngọn lửa dữ dội.

Kết luận chuyên môn của nhóm là 2 quyết định về thiết kế chiến lược được đưa ra từ 60 năm trước đã giữ cho Lầu Năm Góc vẫn trụ vững.

Quyết định đầu tiên liên quan đến cách các cột bê tông đỡ sàn và trần nhà được gia cố. Họ phát hiện ra các cột bằng bê tông được gia cố bằng nhiều sợi thép xoắn để tăng thêm độ chắc chắn. Trong xây dựng hiện đại, một cột bê tông có thể sẽ được hỗ trợ bằng các vòng thép vằn nằm ngang đặt thưa nhau, chạy dọc theo lõi cột. Nhưng trở lại những năm 1940 thì tiêu chuẩn thời đó là sử dụng một vòng xoắn liên tục của những cây thép xoắn ốc.

Nhóm của Dusenberry đã nhận ra ngay ưu điểm của lối gia cố cốt thép theo hình xoắn ốc này. Bên trong không gian tối đen và đổ nát ở tầng 1, họ tìm thấy những cột bị uốn cong nghiêm trọng, nơi lớp bê tông bên ngoài đã bong ra, nhưng bên trong cốt thép xoắn ốc vẫn còn nguyên vẹn. Thật kinh ngạc, những chiếc cột bị xét nát, biến dạng đó vẫn đứng vững sau va chạm.

Dusenberry nói: “Nếu thời đó họ sử dụng các vòng thép (đặt ngang) thay vì cây thép xoắn ốc (chạy dọc), thì sức chịu đựng sẽ không tốt như vậy”.

Tưởng niệm 11/9: Thiết kế Lầu Năm Góc đã cứu nhiều mạng người ra sao?
19 tên không tặc tham gia loạt vụ khủng bố rúng động Thế giới 19 năm trước.

Điều thứ 2 giữ Lầu Năm Góc còn trụ vững sau cuộc tấn công là cách sàn bê tông và trần được gia cố. Trước hết, các cột đỡ ở mỗi tầng được đặt cách nhau tương đối sát, với khoảng cách tối đa là 6 mét. Vì vậy, các dầm bê tông chỉ phải bắc qua ở khoảng cách ngắn.

Và bên trong những dầm bê tông đó, các kỹ sư đã cho chạy những thanh thép vằn dài chồng lên nhau từ dầm này sang dầm khác. Dusenberry nói rằng chính những giá đỡ bằng thép chồng chéo đó đã giữ vững khối trần bê tông nặng ngay cả khi các cột bên dưới đã bị sập.

“Kết cấu thép đó có thể hoạt động như một dây treo giữ khối bê tông ở tầng trên. Nó giống như một dây phơi quần áo vậy”, ông Dusenberry nói.

Lầu Năm Góc là tòa nhà có một không hai, một pháo đài 5 góc bằng bê tông với phong cách kiến ​​trúc đã lỗi thời từ lâu. Nhưng các kiến ​​trúc sư và kỹ sư hiện đại có thể học được rất nhiều điều từ những bài học về sự kiện 11/9, trong đó điều quan trọng là sự dự phòng dư thừa về khả năng chống chịu và độ dẻo.

Dự phòng ở đây là việc thiết kế những đường dẫn tải lực thay thế trong trường hợp các phần tử kết cấu chính bị mất hoặc bị phá hủy. Lầu Năm Góc đã làm được điều này thông qua kết cấu cột chặt chẽ và thép cây xếp chồng lên nhau trong dầm. Trong khi đó, độ dẻo là khả năng các phần tử trong kết cấu bị uốn cong dưới tải trọng cực hạn, nhưng không bị gãy, như được thể hiện ở những cây thép xoắn ốc trong lõi các cột tại Lầu Năm Góc.

“Ngày nay có những tòa nhà đang được thiết kế với sự cân nhắc rằng có thể xảy ra một sự cố nào đó. Không nhất thiết phải là một sự cố do ác ý, mà là một sự cố bất kỳ làm hỏng một phần cấu trúc quan trọng. Ví dụ, bạn có thể thiết kế một tòa nhà mà, nếu mất đi một cột bên dưới, thì tầng trên của tòa vẫn ‘treo’ được các tầng bên dưới nó”, kỹ sư Dusenberry nhấn mạnh.

 

Cùng chuyên mục
Tin mới
Tin nổi bật
Loading...
... Tin Đăng ... Home ... Bài Viết