堂々と立つ

塔を建てるというアイデアは
空に触れるという概念は数千年前に遡る。そして過去 1 世紀の間に、建築​​家やエンジニアは、4 分の 1 マイルの高さにそびえる一見不可能な構造物を設計してきた。これは、人類の限界に挑戦したいという欲求への賛辞であると同時に、混雑した都市の混雑を緩和する方法でもあった。しかし、9 月 11 日にテロリストがハイジャックした 2 機の旅客機をニューヨーク市の最も高いビルに衝突させ、ツインタワーの両方を倒壊させた後、世界中の象徴的な高層ビルは突如、新しいラベルを付けられた。ターゲットである。

この変化は、建築業者に新たな目標、つまり世界で最も安全な高層ビルを建設するという目標を与えました。最近の悲劇を受けて、建築と構造工学の最も優秀な人材が専門知識を結集し、最新のテロリズムからビルを生き残らせる方法を模索しています。新しい種類のコンクリートは、爆風やジェット燃料の火災による 2,000 度の温度に耐えられるでしょうか。感度の高いレーザー検出器により、ビルの緊急対応要員は、ビルに到達する前に有毒化学物質の位置を特定できるでしょうか。ビルの中央が炎上しているときに最上階の人々が安全な場所に降りられる、耐火避難システムを作ることは可能でしょうか。これらの質問や他の多くの質問に対する答えが、あなたの近くの高層ビルにすぐにもたらされるかもしれません。

超高層ビルの自己防衛

建設業者は新たな方法を模索している
オフィスワーカーが安全に過ごせるようにする。オプションには、建物のファサードの保護用鋼板、防爆避難経路、人々が火災を待つための安全床、レーザーベースの
危険な化学物質を識別できる装置。

1. 避難エリア：15階間隔で設置されたコンクリート補強バンカーは耐熱性に優れています。

2. 耐爆エレベーターシャフト: これにより、消防士は問題のあるエリアに素早く到着できるようになります。

3. 加圧階段: 建物のコンクリート中心部にあるこれらの耐火階段は避難エリアに接続し、煙のない避難経路を提供します。

4. 緊急指令センター: 建物のセキュリティ施設はロビーの上の階にあり、車爆弾による被害を受けにくい場所にあります。

5. コンクリートコア: 中央の垂直のコンクリート柱が建物の重量を支え、非常階段やエレベーターの耐火シェルとして機能します。

コンクリートで覆われた鉄骨柱: コンクリートの耐熱性により、火災時に構造柱の溶解が遅れます。

外装鋼板: 建物のコンクリートのファサードを鋼板で覆うことで、高速衝撃を逸らすことができます。

無線火災警報器：各階のセンサーが独立して緊急指令センターに接続されています。

毒物および爆発物検出器: レーザー分光計が空気サンプルを継続的に分析し、化学物質の危険性をセキュリティスタッフに警告します。

スプリンクラー: ハイテクスプリンクラーは、繊細な機器を損傷することなく火を消すミストを放出します。

正しいもの

世界貿易センタービルは最終的に倒壊したものの、各ビルは大きな衝撃に耐え、1時間以上も倒れず​​に残ったため、何千人もの人々が安全な場所に避難することができた。
タワーが持ちこたえた理由の 1 つは、その幅が 208 フィートと広大だったことです。その幅のおかげで、ジェット機が建物内に突入した後も、外側の鉄柱の一部はそのまま残っていました。タワーの上部はひどく損傷し、残った柱に支えられていました。その後の火災で柱が弱まっていなければ、建物は今も立っている可能性が高いでしょう。

「ワールドトレードセンターで何が悪かったのかを問うのをやめ、何が良かったのかを問うべき時が来ている」とシアトルのエンジニアリング会社、スキルリング・ワード・マグナソン・バークシャーの社長で、高層ビル・都市居住協議会の会長を務めるロン・クレメンシック氏は言う。

しかし、世界貿易センターの堅牢性が攻撃を受けているにもかかわらず、多くのエンジニアは改善の余地があると考えています。1970 年代初頭、ツインタワーがニューヨーク市のスカイラインの頂点にそびえ立っていた頃、20 階建て以上の建物は主に構造用鋼で作られていました。当時は、最も頑丈なコンクリートでも、地上 104 階建ての超高層ビルはおろか、それ以上の重量を支えることは不可能でした。しかし、今日では、建設業者は 10 倍頑丈なコンクリートを自由に使用できます。1 平方インチごとに 10,000 ポンドの圧力に耐え、崩壊します。

革新的な種類のコンクリートは、構造上のさらなる利点をもたらします。たとえば、ある新しいコンクリートには、リサイクルされたステンレス鋼繊維が含まれています。繊維はコンクリートの強度とエネルギー吸収能力を高めます。建物を崩壊させる大惨事が発生した場合、このタイプのコンクリートは大きな塊でくっつきます。コンクリートのくっつきがよくなればなるほど、構造から外れて下の歩行者の上に落ちてくる可能性が低くなります。スチールメッシュコンクリートは、耐震技術として開発されましたが、飛行機墜落の横方向の力からも保護できます。

コンクリートは鉄よりもはるかに耐熱性が高く、また柔軟性が低いため、爆発に対して比較的耐性がある。その結果、超高層ビルの鉄骨をコンクリートで覆うことで、高熱や爆発から建物の骨組みをよりよく守ることができると技術者たちは言う。

コンクリートは防火だけでなく、安定性も提供します。ワールド トレード センターのタワーは周囲の鉄柱で構造を支えていましたが、現在多くのエンジニアは、建物の中央にコンクリートの芯を通す超高層ビルの設計図を支持しています。この芯は建物の背骨として機能し、重量を支えます。また、設計者が緊急時の避難経路 (耐火エレベーターや階段) を配置できる安全な避難場所としても機能します。
好例がマレーシアのペトロナス タワーです。1998 年に開業したこのツイン ビルは高さ 1,242 フィートで世界一の高さを誇ります。各タワーには直径 41 フィートの垂直な内部コアがあり、そこに建物の出口ルートがあり、小さなコンクリートの円筒の周りに巻かれています。

世界貿易センターの階段を下りて逃げた生存者の話を聞いたことがある人なら、救助隊員が利用できる耐火性の非常用エレベーターの有用性は理解できるだろう。「緊急隊員が火災現場に素早く到着できるよう、耐爆性のエレベーター シャフトを建設するというアイデアは目新しいものではない」と、超高層ビルの火災規制を策定する全米防火協会の上級副社長兼主任エンジニア、アーサー E. コート氏は言う。しかし、最近の出来事を考えると、「このアイデアはもっと注目されるだろう」と同氏は言う。

一方、カリフォルニア大学バークレー校では、構造エンジニアのアボルハッサン・アスタネ・アスルが、コンクリートの建物の外壁に厚さ半インチの鋼板をボルトで留める実験を行っている。アスタネ・アスルの研究は地震による被害を軽減することを目的としているが、多くのエンジニアは、このようなファサードがあれば、最近の航空機墜落の莫大なエネルギーを吸収し、内部のジェット燃料の火災を防ぐことができたはずだと考えている。

安全な建物と魅力的な建物のバランスは、常に微妙なものです。第一に、安全の象徴となる高層ビルを建てるには費用がかかりますし、一等地の魅力を台無しにしてしまう傾向があります。余分な柱は豪華な景観を遮ります。「要塞を建てることもできますが、そこで働きたいと思う人がいるでしょうか。建設業者は費用を払いたいと思うでしょうか。私にはよくわかりません」とクレメンシックは言います。

美観上の議論を理解するには、767 の墜落に耐えられるように設計された構造物、つまり原子力発電所を見るだけで十分です。しかし、今日の状況では、建物が可能な限り安全であるという保証がなければ、テナントは高層階の賃貸契約にサインする可能性は低いでしょう。「商業界はこれをより真剣に検討するでしょう」とクレメンシックは言います。「率直に言って、彼らは安全性を利用してマーケティング上の立場を強化し始めるでしょう。」

人々を外に出す

1993 年のテロ攻撃で貿易センターの地下でトラック爆弾が爆発したとき、爆発により 1 階下にあったビルの緊急オペレーション センターの電力の大半が遮断されました。その後、セキュリティ センターは高層階に移転されました。多くのエンジニアは、ほとんどのオフィス ビルのセキュリティ本部がロビーにあることを嘆き、これは賢明な措置だと言います。「ロビーに爆発物を満載した車が乗り入れてくることも、自爆テロ犯が歩いて入ってくることもあります」とクレメンシック氏は言います。「その指令センターが失われると、ビルを運営したり、人々と連絡を取ったりすることができなくなります。」

もちろん、全員があなたの声を聞くことができればの話だが。ほとんどの警報システムや拡声器システムは、建物を垂直に走るケーブルで緊急指令センターに接続されている。火災などの大惨事でケーブルが切れると、指令室は問題のあるエリアより上の階すべてと連絡が取れなくなる。一部の新築ビルですでに導入されている解決策は、各階にワイヤレスの遠隔火災警報器を設置することだ。警報器にはセンサーが付いており、そのセンサーは階上で火災が発生しているかどうか、およびセンサーが正常に作動しているかどうかという 2 種類の情報を指令センターに提供する。これらの遠隔信号は継続的に送信されるため、中断があれば直ちに対応が促される。「これらの装置は非常に高性能なので、誤報の可能性も減らすことができます」とターナー建設の電気技師、フランク・カリスタ氏は言う。

人々が外に出られない場合に備えて、他の対策が検討されている。中国では、多くの建築業者が「避難エリア」を好んで設置している。15 階ごとに、1 階または一部がコンクリート板で造られ、居住者が火災を鎮める場所として指定される。これらのエリアには、空気中の煙を除去する機械式換気システムが備えられている。また、人々が倒壊の恐れから逃れる必要がある場合に備えて、加圧階段にもつながっている。「避難エリアを建設するというアイデアは、身体に障害のある人や体調の悪い人にとって特に役立つ」とメリーランド大学の防火エンジニア、ジェームズ・ミルケ氏は言う。「8 階を歩くことは、40 階や 50 階を歩くことよりはるかに気が楽だ」

さらに、建物への計画的な攻撃を実際に起こる前に警備員が察知できるようなハイテク システムも開発中だ。レーザー分光計と呼ばれる装置は、風向に応じて建物から 1 マイル以内にある爆発性の化学物質や毒ガスを嗅ぎ分けることができる。この装置はファックス機ほどの大きさの無害そうな箱に入れて建物の外壁に取り付けることができる。

箱の中のポンプは、周囲の空気からガスサンプルを継続的に吸い上げます。これらのサンプルはチャンバーに送り込まれ、赤外線レーザー光にさらされます。化学物質はそれぞれ、光吸収スペクトルにおける分子の挙動に基づいて、固有の指紋を持っています。分光計のセンサーは、爆弾に最もよく使用されるものを含む、疑わしい化学物質の特定の周波数を認識するように設定されています。そのような周波数が検出されると、アラームが作動し、緊急要員に警告が送られます。

1995 年にオクラホマシティで攻撃を受けた連邦政府ビルにレーザー分光計が設置されていたら、ティモシー・マクベイのトラック爆弾に含まれていたアンモニア化合物を検出できたはずだ。「すでに臭気閾値の 100 分の 1 の濃度でアンモニアを検出できる装置があります」とオクラホマ州ノーマンの Ekips Technologies 社の社長兼 CEO、パトリック・マッキャン氏は言う。「もうすぐ 12 種類以上の化学物質を検査できるレーザー検出器を開発できるようになります」。

再建の課題

崩壊から数時間後、ワールドトレードセンターの代わりとして何を建てるべきか、あるいは建てるなら建てるべきかという議論が始まった。中には、オリジナルのタワーの正確なレプリカを再建することを提案する者もいた。これは、街の精神が損なわれていないことをテロリストに知らせるシグナルとなる。また、攻撃の犠牲者を追悼する公園を作ることを提案する者もいた。ワールドトレードセンターの現マネージャー、ラリー・シルバースタインは、何か新しいものを建てることを提案している。それは、50階建てのビル4棟を集積させることだ。このような計画は、数の多さにこそ安全があるという古い格言を裏付けるものとなるだろう。中央の中庭の周りにビルを集積すれば、飛行機の攻撃からビルの内側の側面を守ることができ、ファサードの強化策にかかる費用を半分に削減できる。

しかし、計画を実行する前に、現場から瓦礫を撤去するという骨の折れる危険な作業を完了させなければならない。生死を賭けたジェンガのプレイヤーのように、清掃作業員たちは、自分たちの行動によって基礎全体が崩壊しないことを願いながら、タワーの下の6階からねじれた金属や瓦礫を慎重に取り除いている。

ツインタワーの地下 6 階には、ショップやレストラン、駐車場、地下鉄、PATH トレインがあり、地下擁壁に囲まれていました。エンジニアにはバスタブと呼ばれていたこの壁は、周囲の土砂や、数ブロック先を流れるハドソン川の水を遮断していました。ワールド トレード センターが無傷だった頃は、地下階の床の鉄骨が支柱の役割を果たし、バスタブを内側から支えて垂直に保っていました。法医学エンジニアが今問うているのは、バスタブを埋め尽くす瓦礫が、この支柱の役割を奪ってしまったのではないかということです。もしそうなら、清掃作業によって地下擁壁が崩壊し、現場が浸水して作業員が危険にさらされる可能性があります。

しかし、ミューザー・ラトレッジ・コンサルティング・エンジニアズのダン・ハーン氏は、基本的に無傷であると確信している。「私たちは擁壁に水が溜まっていないか常にチェックしています」とハーン氏は言う。同氏の会社は、世界貿易センターの基礎の安定性を確認する任務を負った市任命の特別チームのメンバーである。「壁が乾いている限り、私たちは大丈夫です」

もう一つの課題は、ワールド トレード センター複合施設の地下を通る鉄道トンネルの被害である。IRT 地下鉄の停車駅であるコートランド ストリート駅は再建する必要があり、1,000 フィートの線路も再建する必要がある。このプロセスには何年もかかる可能性がある。一方、マンハッタン南部とニュージャージー州を結ぶ PATH 列車も大きな被害を受けた。「壊れた水道管と消防士のホースから出た水で、ニュージャージー州まで PATH のトンネルに水が溜まっていた」とハーン氏は言う。ミューザー ラトレッジ氏は直径 16 フィートのコンクリート プラグを 2 つ作り、PATH トンネルを密閉してさらなる浸水を防いだ。水漏れの調査と過剰な水の排出が終わると、プラグは取り外され、トンネル再建が始まる。

攻撃の性質を考えると、バイオテロの脅威が再燃している。これに対応して、連邦交通局は、地下トンネル内の火災、煙、生物兵器、その他の危険を検知できる、いわゆる都市化学物質放出検知器を開発している。地下鉄駅の周りのカモフラージュされた場所に最大 10 台のこの装置を設置し、駅員に潜在的な危険を警告することができる。

しかし、建築や交通の分野でこうした技術の進歩がすべて実現されたとしても、私たちは安全なのでしょうか? コンクリートの芯材、鋼板のファサード、爆弾探知機があれば、9月11日に起きた悲劇は防げたのでしょうか?

理想的には、二度とこのような攻撃は起こらないので、私たちは知ることはない。しかし、その希望は安全対策を怠る理由にはならない、と全米防火協会の主任エンジニアであるコート氏は言う。コート氏によると、安全に関する懸念に対する一般市民の関心は、痛ましいほど限られている。悲劇の後にはしばしば一連の改善が行われるが、その出来事は人々の記憶からあっという間に薄れ、建設業者はコストがかかりすぎると不満を言いながら安全対策を少しずつ削減し始める。「悲しいことに、義務的な消防法規などの進歩のほとんどすべては、災害の後に生まれているのです」とコート氏は言う。

瓦礫の中のロボット

世界貿易センターへの攻撃から24時間以内に、学術、軍事、産業ロボットの専門家からなる全国組織であるロボット支援捜索救助センターのチームが現場に到着した。

南フロリダ大学のコンピューター科学者ロビン・マーフィー氏が率いるチームは、靴箱サイズのロボットをバックパックに入れて、ツインタワーがかつて立っていた瓦礫の山を登った。ロボットは8回の試みのうち5回、瓦礫の下の空間に潜り込むことに成功した。ロボットは犠牲者5人の遺体を発見した。

ロボットは小型戦車のようなキャタピラで移動した。すべて無線またはケーブルで遠隔操作されたが、目標は瓦礫の中から自ら道を見つけ、自律的に探索するロボットを開発することだ。

ロボットは、被災者の居場所を特定するだけでなく、被災地の地図を作成したり、緊急物資を届けたりすることもできる。小型で使い捨て可能なロボットは、人が近づけない場所や、安全に探索するには不安定すぎる場所に送り込むことができる。瓦礫の山に登るという単純な行為でさえ危険を伴うため、マーフィー氏は「有袋類」チームと名付けたロボットを開発している。これは、小さな「赤ちゃん」を瓦礫の山に運び、その赤ちゃんを瓦礫の下の探索に送り込むことができる「母親」ロボットである。

ロボットは人間の救助隊員に取って代わるのでしょうか? 絶対にそうではありません。「ロボットの目的は、人間や犬ができないことをすることです」とマーフィー氏は言います。「真のヒーローは消防士と救助隊員です。私たちは彼らを助ける技術オタクにすぎません。」

—ポール・ベック

良い波動

ワールドトレードセンター第4ビルの損傷した残骸は、通り過ぎるトラックや近くのクレーンによって基礎部分が揺さぶられ、揺れ動いている。しかし、レーザーベースの新しい動作検知器のおかげで、粉々になったビルが崩壊し始めた場合、清掃作業員は十分な警告を受けることができる。

レーザードップラー速度計として知られるこの装置は、もともと第三世界の国々で地雷を探知するために開発された。しかし、9月11日の夜、米軍は速度計とその開発者であるジェームズ・サバティエをマンハッタン南部の爆心地に急送した。

通常の状況では、建物は 25 ミクロン (人間の髪の毛の太さの約 4 分の 1) 揺れる可能性がある。しかし、重機の大群が周囲の瓦礫を撤去している最中、サバティエはビル 4 で約 300 ミクロン (約 1 ミリメートルの 3 分の 1) の揺れを記録した。ありがたいことに、それでも建物を倒壊させるほどではなく、現場で作業していた金属加工作業員、ゴミ運搬作業員、救助隊員は、今のところ誰も避難を余儀なくされていない。

「窓が落ち始めるには数センチのずれが必要です」とバージニア州フォートベルボアにある米陸軍暗視電子センサー局の研究科学者サバティエ氏は言う。

サバティエの装置は、レーザー光線を建物の正面に反射させることで機能します。建物が揺れると、反射光線の周波数が変わります。ちょうど、駅を通過する列車の汽笛の音程が変わるように聞こえます。建物の傾きを測定するセオドライトなどの従来の測量機器の精度は数ミリメートルです。しかし、サバティエの検出器は、100万分の1インチ単位まで連続的にリアルタイムで測定します。

—トレバー・ティーム

世界で最も高い建物

大ヒット映画「エントラップメント」の息を呑むようなシーンで、俳優のキャサリン・ゼタ＝ジョーンズとショーン・コネリーが地上1,000フィートの高さにある2つのタワーの間をよじ登る。このシーンはファンタジーだが、実際には世界で最も高いビルであるマレーシアのクアラルンプールにあるペトロナスツインタワーで撮影された。

1997 年初頭にオープンしたこのツインタワーは、アジアと西洋の両方の影響を反映しています。建築家シーザー・ペリはイスラム美術の幾何学的形状からインスピレーションを得ており、スカラップ状のファサードはレースを彷彿とさせます。ただし、レースはガラスと鋼鉄でできています。ペトロナス タワーの建設には 36,910 トンの鋼鉄が使用されました。建物には 32,000 枚の窓があり、各タワーを 1 回洗浄するだけでも窓清掃員が丸 1 か月かかります。

41階と42階で橋で結ばれたペトロナスツインタワーは地上1,483フィートの高さだが、高さは88階建てにすぎない。したがって、シカゴのシアーズタワーを33フィート上回るものの、シアーズタワーは依然として最高層（110階建て）の地位にある。1970年代初頭に建設されたワールドトレードセンターが世界で最も高かったのは、1973年にシアーズタワーが建設されるまでのほんの短い間だけだった。しかし、ニューヨークの支持者たちは、トレードセンターのアンテナを計測に含めても、依然として世界で最も高いビルの地位は維持されると主張した。もちろん、今ではそれは議論の余地のある問題であり、インドのカタンギに計画されているセンターオブインディアタワーが2008年に予定通り完成すれば、その他のそのような論争は当分の間中止されるはずだ。その高さは2,222フィートになる予定だ。

—オード・ルクルビエ

**ボットの視点

ロボット工学と世界貿易センター**

アンジェラ・パーマー

ロボット支援捜索救助センター（CRASAR）に所属する科学者
9月11日のテロ攻撃直後、世界貿易センター跡地にロボットを持ち込んだ。

ロボットは生存者と遺体を捜索するために瓦礫の中に送り込まれた。

CRASARのウェブサイトでは、ロボットが作業している静止画像や動画が掲載されています。
ロボットに搭載されたカメラで撮影された「ボットの視点」映像を含む
以下にいくつかの例を示します。静止画像はこちらでご覧いただけます。また、*.mpg形式の動画もご覧いただけます。
こちらからご覧いただけます。

画像

ロボットビュー onClick=”window.open(”,'popup1′,'height=440,width=500,scrollbars=no,resize=no')”
target=”popup1″>導管（床の水平サポートの 1 つ）に挿入します。

ロボットビュー onClick=”window.open(”,'popup1′,'height=440,width=500,scrollbars=no,resize=no')”
target=”popup1″>導管内。

Click=”window.open(”,'popup1′,'height=440,width=500,scrollbars=no,resize=no')” を見ているロボットのビュー
target=”popup1″>導管から出ました。この写真は、このロボットが失われる前に撮影された最後のビデオからのものです。

onClick=”window.open(”,'popup1′,'height=440,width=500,scrollbars=no,resize=no')” を見てみましょう
target=”popup1″>崩壊前の7号館。

ロボット onClick=”window.open(”,'popup1′,'height=440,width=500,scrollbars=no,resize=no')”
target=”popup1″>侵入中の穴の様子。この映像は、そのエリアが作業員にとって立ち入るには安全ではないことを示しています。

onClick=”window.open(”,'popup1′,'height=440,width=500,scrollbars=no,resize=no')” の画像
target=”popup1″>ほとんどの画像とビデオを撮影したロボットの 1 つ。

映画 (MPG)

target=”popup1″>ロボットから見た導管。このビデオは、そのエリアが、降ろされる直前の作業員にとって安全ではないことを証明しました。ロボットは 40 フィート降ろした時点で行方不明になりました。

onClick=”window.open(”,'popup1′,'height=300,width=320,scrollbars=no,resize=no')”
target=”popup1″>ワールド トレード センターから 1 ブロックほど離れた駐車場をロボットが撮影した画像。

onClick=”window.open(”,'popup1′,'height=300,width=320,scrollbars=no,resize=no')”
target=”popup1″>犠牲者を探しているロボットの映像。ロボットは下部の導管に突っ込んでいます。

onClick=”window.open(”,'popup1′,'height=300,width=320,scrollbars=no,resize=no')”
target=”popup1″>シミュレーション中のロボットのビュー（銀行内）。

onClick=”window.open(”,'popup1′,'height=300,width=320,scrollbars=no,resize=no')”
target=”popup1″>建物の偵察を行うロボット。これらは大型ロボットです（映像のほとんどは小型ロボットによって撮影されました）。