WTC7 : l’hypothèse du NIST contestée par une nouvelle étude scientifique

Qu’est-ce qui a causé l’effondrement de la 3ème tour du World Trade Center, le 11 septembre 2001, à New York ?

La question a été posée à la communauté scientifique, mais le débat n’a toujours pas été tranché.

L’hypothèse du NIST, l’organisme qui devait expliquer cet effondrement, a été rendue publique en 2008. Elle n’a pas été publiée dans une revue scientifique à comité de lecture, elle est basée sur des données classifiées, et elle n’a pas été validée par la communauté scientifique. Une nouvelle étude la conteste, ses auteurs affirment en effet que la tour ne s’est pas effondrée à cause de l’incendie.

Cette étude a été dirigée par le professeur Leroy Hulsey, du département de génie civil de l’Université d’Alaska. L’étude complète est consultable ici : http://ine.uaf.edu/wtc7

Les citoyens américains sont d’ailleurs très sceptiques, puisqu’ils ne sont que 21% à privilégier la thèse de l’effondrement à cause du feu, comme le montre un sondage YouGov qui vient d’être publié.

 

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RÉSUMÉ

Une nouvelle évaluation structurelle de l’effondrement du World Trade Center 7

 

par

J. Leroy Hulsey, Ph.D., P.E., S.E.,

de l’Université d’Alaska Fairbanks (UAF)

 

et

Zhili Quan, Ph.D., Ingénieur des ponts

du Ministère des transports de la Caroline du sud

 

et

Feng Xiao, Ph.D., Professeur associé

de l’Université des sciences et de technologie de Nanjing,

Département du génie civil.

 

Le présent rapport expose les constatations et conclusions de quatre années d’étude de l’effondrement du World Trade Center 7 (WTC7), bâtiment de 47 étages qui, à la suite des épouvantables événements de la matinée du 11 septembre 2001, a subi un effondrement total à 17h20.

L’objet de l’étude comportait trois volets : 1. Examiner la réaction structurelle du WTC7 aux incendies qui se sont produits le 11 septembre 2001 ; 2. Écarter les scénarios qui n’ont pas pu causer l’effondrement observé ; 3. Identifier les types et localisations des défaillances qui ont pu causer l’effondrement total observé.

L’équipe de recherche de l’UAF a examiné la réaction structurelle du WTC7 aux circonstances qui ont pu être rencontrées le 11 septembre 2001, selon trois approches.

Premièrement, nous avons fait une simulation de la réaction, à certains endroits de la structure, à l’attaque du feu qui a pu avoir lieu au-dessous du 13ème étage, où la plupart des incendies dans le WTC7 ont été mentionnés. Deuxièmement, nous avons complété notre simulation par un examen de l’hypothèse du départ de l’effondrement, telle que le National Institute of Standards and Technology (NIST) l’a développée. Troisièmement, pour déterminer quels types et localisations de défaillances ont pu causer l’effondrement total observé, nous avons simulé plusieurs scénarios répartis à l’intérieur de la structure.

La conclusion principale de notre étude, est que le feu n’a pu causer l’effondrement du WTC7 le 11 Septembre, contrairement aux conclusions du NIST et des compagnies privées d’ingénierie qui ont étudié l’effondrement. La conclusion secondaire, est que l’effondrement du WTC7 fut une défaillance globale impliquant la défaillance presque simultanée de chaque colonne dans le bâtiment.

Toutes les données fournies, données résultantes, et simulations qui ont été utilisées ou générées pendant cette étude sont disponibles à l’adresse : http://ine.uaf.edu/wtc7

 

REMERCIEMENTS

Nous voudrions remercier le docteur Larry Hinzman, Vice-Chancelier pour la recherche de l’UAF, pour ses encouragements et de son soutien, et Marmian Grimes, Responsable supérieure de l’information publique, pour ses efforts pour porter nos travaux à la connaissance du public.

Nous voudrions aussi remercier le Collège d’ingénierie et des mines, le Département du génie civil et environnemental, et l’Institut d’ingénierie du nord (INE) à l’UAF. En particulier, nous voudrions remercier l’école pour fournir à l’étudiant en licence un appui qui a contribué à la conduite de cette recherche.

Nous voudrions aussi remercier le personnel de l’INE pour leur aide et leurs encouragements. Nous voulons en particulier remercier Sandra Boatwright (Directrice des projets et des publications) ; Kathy Peterson (Directrice des allocations) ; Joan Welc-LePain (Coordinateur des projets); Joel Bailey (Chercheur professionnel) pour son support en information technologique (IT) ; et Melanie Rohr (Webdesigner) pour avoir publié ce travail sur le site Internet de l’INE.

Outre l’université et son personnel, nous voudrions remercier Architects & Engineers for 9/11 Truth (AE911Truth) qui nous a fourni les fonds pour mener cette étude. Nous voulons aussi remercier John Thiel d’avoir approché le Docteur Hulsey pour la diriger, ainsi que les critiques externes indépendants qui examineront ce rapport dans la période à venir des commentaires publics.

 

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RÉSUMÉ GÉNÉRAL

Le présent rapport expose les constatations et conclusions de quatre années d’étude de l’effondrement du World Trade Center 7 (WTC7), bâtiment de 47 étages qui, à la suite des épouvantables événements de la matinée du 11 septembre 2001, a subi un effondrement total à 17h20. Cette étude fut menée par une équipe de trois chercheurs du Département de génie civil et environnemental de l’UAF, financés par Architects & Engineers for 9/11 Truth, Inc., organisation à but non lucratif (section 501(c)(3) du Titre 26 du Code fédéral) dont le but est la recherche et l’éducation du public à propos des effondrements des bâtiments du 11 Septembre.

Selon le NIST —un bureau du Département américain du commerce qui a enquêté sur les défaillances des trois bâtiments le 11 Septembre—, l’effondrement du WTC7 est le premier cas connu d’effondrement total d’immeuble de grande hauteur, à cause d’incendies. Cependant, de nombreux chercheurs indépendants ont étudié l’effondrement du WTC7 et ont accumulé un ensemble d’indices qui soulève la question de la validité des conclusions du NIST.

L’objectif de cette étude est donc triple : 1. Examiner la réaction structurelle du WTC7 aux incendies qui ont pu se produire le 11 septembre 2001 ; 2. Écarter les scénarios qui n’ont pas pu causer l’effondrement observé ; 3. Identifier des types et localisations de défaillances qui ont pu causer l’effondrement total observé.

L’équipe de recherche de l’UAF a examiné la réaction structurelle du WTC7 aux circonstances qui ont pu être rencontrées le 11 septembre 2001, selon trois approches. Premièrement, nous avons fait une simulation de la réaction, à certains endroits de la structure, à l’attaque du feu qui a pu avoir lieu au-dessous du 13ème étage, où la plupart des incendies dans le WTC7 ont été mentionnés. Deuxièmement, nous avons complété notre simulation par un examen de l’hypothèse du départ de l’effondrement, telle que le National Institute of Standards and Technology (NIST) l’a développée. Nous avons aussi considéré l’hypothèse de départ d’effondrement avancée par les bureaux d’ingénierie dont les études ont été commandées comme une partie du litige lié au WTC7. Troisièmement, nous avons simulé plusieurs scénarios répartis à l’intérieur de la structure pour déterminer quels types et localisations de défaillances ont pu causer l’effondrement total observé.
Le feu n’a pas causé l’effondrement du WTC7

La conclusion principale de notre étude est que le feu n’a pu causer l’effondrement du WTC7 le 11 Septembre, contrairement aux conclusions du NIST et des compagnies privées d’ingénierie qui ont étudié l’effondrement.

Cette conclusion se base sur plusieurs constats tirés de nos différentes analyses. Dans l’ensemble, ils montrent que les incendies n’ont pas pu causer un affaiblissement des membrures structurelles capable d’initier l’une des supposées défaillances locales ayant prétendument déclenché l’effondrement total du bâtiment ; et même si elles s’étaient produites, des défaillances locales n’auraient pas davantage pu déclencher une séquence de défaillances résultant dans l’effondrement total observé.

 

Une défaillance quasi-simultanée de toutes les colonnes explique l’effondrement

La conclusion secondaire de notre étude, est que l’effondrement du WTC7 fut une défaillance globale impliquant la défaillance presque simultanée de chaque colonne dans le bâtiment.

Cette conclusion est basée tout d’abord sur le constat que la défaillance simultanée de toutes les colonnes internes sur 8 étages, suivie 1,3 seconde plus tard par la défaillance simultanée de toutes les colonnes externes sur 8 étages, produit presque exactement le comportement observé, tandis qu’aucune autre des séquences de défaillances dont avons fait la simulation n’a produit l’effondrement observé. Nous ne pouvons écarter complètement la possibilité qu’un scénario alternatif ait pu causer l’effondrement observé ; cependant, la défaillance presque simultanée de toutes les colonnes est le seul scénario que nous avons identifié, qui ait pu produire le comportement observé.
Constatations clés sur lesquelles sont basées les conclusions de l’équipe de l’UAF

Approche n°1. Constatations

• Au cours de notre étude de la connexion non linéaire (Section 2.1.3.2), nous avons découvert que le NIST surestimait la rigidité de l’ossature extérieure en ne modélisant pas ses connexions, traitant essentiellement l’ossature acier extérieure comme thermiquement stable, avec pour conséquence que toute dilatation des planchers par effet thermique se serait faite depuis l’extérieur. L’ossature acier extérieure était en réalité souple, tandis que la zone la plus rigide résistant aux mouvements thermiques, c’est-à-dire le point de mouvement thermique nul, était du côté des gaines d’ascenseurs.
• Puis, au cours de notre analyse de la réaction du WTC7 aux attaques du feu (Section 2.6), nous avons trouvé que les mouvements thermiques à la platine de base A2001 de support, près de la colonne 79, n’étaient pas suffisants pour déplacer la poutrelle A2001 au point qu’elle sorte de son assise (départ de la défaillance allégué par le NIST). Tandis que le NIST affirmait que le déplacement différentiel vers l’ouest de la poutrelle A2001 par rapport à la colonne 79 était de 140 mm, et qu’il a révisé ultérieurement son calcul à 159 mm, nous avons trouvé que le déplacement différentiel vers l’ouest de la poutrelle A2001 par rapport à la colonne 79 aurait été de moins de 25 mm dans les conditions de feu rapportées par le NIST.

 

Approche n°2. Constatations

Dans notre deuxième approche nous avons employé un modèle 3D partiel pour évaluer l’hypothèse du NIST du départ de l’effondrement, en introduisant plusieurs suppositions faites par le NIST que nous considérions invalides ou, au mieux, douteuses (Section 3.1). Parmi ces suppositions, il y avait celle que le mur extérieur était rigide et thermiquement stable, celle qu’il n’y avait pas de goujons de cisaillement sur la poutrelle A2001, et celle que les boulons fixant la poutrelle A2001 à ses assises des colonnes 44 et 79 étaient cassés (Section 3.1.1). En prenant en compte ces hypothèses très favorables, nous avons trouvé ce qui suit :

• Lorsque la poutrelle A2001 est chauffée aux températures supposées par le NIST, elle se dilate de sorte d’être piégée derrière la platine latérale situé sur la face ouest de la colonne 79, quand elle est poussée vers l’ouest par les poutres dilatées thermiquement. Ceci empêche l’âme de la poutrelle de se déplacer au-delà de l’assise, empêchant ainsi la poutrelle de sortir de son assise (Section 3.2.1).
• Comme il l’admet lui-même, le NIST n’a pas inclus les raidisseurs à hauteur partielle connus pour être sur la poutrelle A2001. En plus de raidir l’âme, ces raidisseurs augmentent significativement la résistance de l’aile à la flexion. Dans une analyse ultérieure dans laquelle nous avons enlevé la platine latérale décrite dans la précédente analyse afin de tenir compte du déplacement vers l’ouest de la poutrelle A2001, nous avons trouvé que les efforts dans l’aile et le raidisseur de la poutrelle ne seraient pas suffisants pour causer la défaillance de l’aile, empêchant donc la poutrelle de sortir de son assise (Section 3.2.2).
• Dans une hypothèse préliminaire de départ d’effondrement, le NIST a avancé que cette poutre G3005 avait flambé parce que la dilatation thermique était restreinte par la poutrelle A2001. Nous avons trouvé que ceci ne peut se passer que lorsque les trois poutres latérales de support S3007, G3007 et K3007, qui portent de la poutre G3005 au mur extérieur nord, ne sont pas incluses dans le modèle. Tandis que l’on observe ces courtes poutres dans certaines figures du rapport du NIST, elles sont absentes des modèles utilisés dans l’analyse thermique et structurelle du rapport (Section 3.2.3).

Indépendamment de l’enquête du NIST, deux études de l’effondrement du WTC7 ont été commandées par des parties opposées du procès « Aegis Insurance Services, Inc. v. 7 World Trade Center Company, L.P. ». Des experts travaillant en relation avec les bureaux d’études Ove Arup & Partners (Arup) et Guy Nordenson and Associates (Nordenson) ont été engagés par les plaignants. Le bureau d’études Weidlinger Associates Inc. (Weidlinger) a été engagé par la défense. Après avoir évalué l’hypothèse de départ d’effondrement du NIST, nous avons étudié les rapports d’Arup, Nordenson et Weidlinger, et avons trouvé ce qui suit :

• L’analyse d’Arup sur un nombre fini d’éléments corrobore notre constat que la poutrelle A2001 demeurerait piégée derrière la platine de la face ouest de la colonne 79. Cependant, l’analyse d’Arup se poursuit en soutenant que les cinq poutres à l’est de la poutrelle A2001 furent suffisamment chauffés pour fléchir et tirer la poutrelle vers l’est, hors de son assise. En laissant de côté la question de la validité de ce mécanisme, nous avons trouvé que Nordenson avait incorrectement calculé la force d’impact de la poutrelle dans sa chute, en la considérant comme une charge ponctuelle, laissant ainsi supposer une raideur sans limite et aucune déviation. En calculant correctement la force d’impact, nous avons trouvé qu’elle ne faisait que 34% de la force requise de 287 tonnes pour cisailler les soudures de l’assise support de la poutrelle au 12ème étage. C’est pourquoi l’angle nord-est du plancher 12 ne se serait pas effondré si la poutrelle du plancher 13 était sortie de son assise de la colonne 79, et la chute en cascade de planchers n’aurait pas eu lieu.
• Le rapport Weidlinger était préparé comme réfutation des rapports Arup et Nordenson. Un de ses points de réfutation corrobore notre constat que la chute de l’ensemble de la poutre et de la poutrelle du plancher 13 ne pouvait traverser le 12ème étage. Le rapport Weidlinger prétend au contraire que les planchers 9 et 10 furent simultanément chauffés entre 750 et 800°C dans exactement la même zone de chaque étage, provoquant finalement la défaillance et le déclenchement d’une cascade de défaillances de planchers jusqu’au 5ème étage. Cependant, les détails de l’analyse thermique ne sont pas donnés dans le rapport Weidlinger, et l’analyse thermique n’a pas été rendue publique. Il est important de comprendre que les membres d’une structure en acier atteignant des températures de 750°C dues à des incendies de bureau, peut être considéré comme extraordinaire. L’hypothèse Weidlinger du départ de l’effondrement doit être regardée avec scepticisme et peut être considérée comme à très basse probabilité de réalisation (Section 3.4.1).

Approche n°3. Constatations

Dans notre troisième approche nous avons simulé plusieurs scénarios hypothétiques afin de déterminer quels types de défaillances locales ont pu causer l’effondrement total tel qu’il a été observé. Sur la base d’une série d’analyses, nous avons trouvé que :

• Les colonnes 79, 80 et 81 n’ont pas eu de défaillance aux planchers inférieurs du bâtiment, comme l’affirme le NIST. Afin de tenir compte de l’effondrement observé du penthouse environ 7 secondes avant l’effondrement de tout l’édifice, ces colonnes ont dû faire défaut dans les étages supérieurs du bâtiment, jusqu’au penthouse. Pourtant, il n’y avait pas d’incendie documenté au-dessus du 30ème étage. Par conséquent, le feu n’a pas causé l’effondrement des colonnes 79, 80 et 81, et pas davantage l’effondrement du penthouse (Section 4.3).
• La défaillance hypothétique des colonnes 79, 80 et 81 —les plus à l’est des colonnes intérieures— ne déclencherait pas une progression horizontale de défaillances de colonnes . Par conséquent, les hypothèses du NIST, Arup/Nordenson et Weidlinger, selon lesquelles le flambage de la colonne 79 pourrait déclencher l’effondrement progressif de tout le bâtiment, sont invalides, et l’effondrement des colonnes 79, 80 et 81 dans les parties hautes du bâtiment fut un événement séparé et distinct (Section 4.4).
• Même si nous supposons que la défaillance des colonnes 79, 80 et 81 pouvait mener à celle de la rangée voisine de colonnes intérieures, la défaillance hypothétique des colonnes 76 et 81 surchargerait les colonnes extérieures, au sud-est du bâtiment, plutôt que de surcharger la rangée voisine de colonnes intérieures vers l’ouest, ce qui résulterait dans un basculement du bâtiment au sud-est et non dans un effondrement rectiligne vertical (Section 4.4).
• La défaillance hypothétique simultanée de toutes les colonnes intérieures (mais pas des colonnes extérieures) causerait un basculement du bâtiment au sud-ouest plutôt qu’un effondrement rectiligne vertical (Section 4.5).
• La défaillance simultanée de toutes les colonnes intérieures sur 8 étages suivie 1,3 seconde plus tard par la défaillance de toutes les colonnes extérieures sur 8 étages produit exactement le comportement observé dans les vidéos de l’effondrement (Section 4.6).

Notre conclusion, basée sur ces constatations, est que l’effondrement du WTC7 fut une défaillance globale impliquant la défaillance presque simultanée de toutes les colonnes du bâtiment, et non un effondrement progressif impliquant la défaillance séquentielle de colonnes à travers tout le bâtiment.

 

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4.7 Résumé et conclusions

En résumé, plusieurs constats ont été faits à partir des analyses qui précèdent :

1. Les colonnes 79, 80, et 81 n’ont pas faibli aux étages inférieurs du bâtiment. En revanche, ils ont nécessairement faibli aux étages supérieurs, de toute la hauteur depuis le penthouse. Pourtant, aucun incendie n’a été documenté au-dessus du 30 étage. Par conséquent, le feu n’a pas causé l’effondrement des colonnes 79, 80, et 81, et pas davantage l’effondrement du penthouse Est.
2. La défaillance, par hypothèse, des colonnes 79, 80, et 81 —les plus à l’est des colonnes intérieures— ne déclencherait pas la défaillance des autres colonnes intérieures selon une progression horizontale. Par conséquent, les hypothèses du NIST, Arup/Nordenson et Weidlenger selon lesquelles le flambage de la colonne 79 déclencherait un effondrement progressif de l’intégralité du bâtiment, sont invalides. Et l’effondrement des colonnes 79, 80 et 81 en haut du bâtiment fut un événement séparé et distinct.
3. Même si l’on estime que la défaillance des colonnes 79, 80 et 81 pourrait mener à la défaillance de la file voisine de colonnes intérieures, l’hypothèse de la défaillance des colonnes 76 à 81 surchargerait les colonnes extérieures du côté de l’angle sud-est du bâtiment, plutôt que de surcharger la file voisine de colonnes intérieures à l’ouest, ce qui résulterait dans le basculement du bâtiment au sud-est, et non pas dans un effondrement rectiligne.
4. La défaillance simultanée, par hypothèse, de toutes les colonnes intérieures, causerait un basculement du bâtiment au sud-ouest et ne causerait pas un effondrement rectiligne vertical.
5. La défaillance simultanée de toutes les colonnes intérieures au-dessus de 8 étages, suivi 1,3 seconde plus tard de la défaillance de toutes les colonnes extérieures au-dessus de 8 étages produit presque exactement le comportement observé dans les vidéos de l’effondrement. L’effondrement aurait pu démarrer à divers étages à partir du 16 étages et au-dessous, et produire le même comportement.

Notre conclusion est que l’effondrement du WTC7 fut une défaillance globale nécessitant la défaillance presque simultanée de toutes les colonnes du bâtiment, et qu’il ne fut pas un effondrement progressif impliquant la défaillance séquentielle des colonnes à travers tout le bâtiment.

Malgré la simulation de divers scénarios hypothétiques, nous n’avons pu identifier aucune séquence progressive de défaillances qui aurait pu avoir lieu le 11 septembre 2001 et causer un effondrement total du bâtiment, encore moins l’effondrement vertical rectiligne observé avec une chute libre d’approximativement 2,5 secondes, dans un mouvement extérieur différentiel minimal.

 

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