История строительства Всемирного торгового центра

Если бы это было возможно, если бы
у меня не было никаких экономических
либо социальных ограничений, то все
архитектурные вопросы, которые встают
передо мной, я бы решал, проектируя
одноэтажные дома. Представьте себе,
как, должно быть, приятно работать,
планируя пространства, заполненные
цветущими садами.

Минору Ямасаки, главный архитектор
строительства Всемирного Торгового
Центра (WTC).

В своё время, когда я писал на примере технологий 30-х годов об особенностях строительства небоскрёбов по сравнению с обычными, низкоэтажными зданиями, мне задавали вопросы, что изменялось в этих технологиях в дальнейшем, по прошествии лет. Сегодня я хочу рассказать об этих изменениях на примере самого, пожалуй, известного в наше время небоскрёба. Известного, к сожалению, не тем, что более 20 лет он был одним из самых высоких зданий в мире, а гибелью тысяч людей при его обрушении.


Конец сороковых годов до сих пор вспоминают в Нью-Йорке как время расцвета. Закончилась Великая Депрессия, страна получила огромные дивиденды от участия в мировой войне, деловая активность бурно росла. Поэтому неудивительно, что в 1946м году Август Тобин, директор Управления Нью-Йоркского порта (NY Port Authority), выдвигает предложение о постройке комплекса офисных зданий, которые он предлагает назвать всемирным торговым центром. Управление порта является организацией, ответственной за эксплуатацию не только самого порта, но и дорог, земель, туннелей, расположенных в прибрежной зоне города Нью-Йорк и штата Нью-Джерси, и по некоторым вопросам не подчиняется их администрации. Вот, глядя на то, как город пользуется плодами экономического бума, Тобин решил на земле, принадлежащей порту, построить что-то этакое, способное приносить деньги.
Он обращается в законодательные органы штата Нью-Йорк, и те принимают решение о разрешении постройки комплекса из 21 зданий на берегу Ист-Ривер, на земле, принадлежащей Управлению порта. Проект прорабатывается в течение трёх лет, однако что-то не срослось, и в 1949м это решение отозвано.

В середине 50х на нереализованный проект обращает внимание Дэвид Рокфеллер. Внук человека, положившего много усилий на перенесение центра деловой жизни города в центральную часть Нью-Йорка - Мидтаун, хочет восстановить привлекательность нижней части города - Даунтауна. В 1958м он поручает архитекторам «Скидмор, Оуингс и Мерилл» создать план увеличения деловой активности в нижнем Манхэттене. В 1960м появляется проект, согласно которому Всемирный Торговый Центр должен располагаться на территории 53 гектаров на принадлежащем Управлению порта участке вдоль Ист-Ривер. В комплекс зданий включался 300-метровый зал выставочного центра, несколько 50-70 этажных офисных и гостиничных зданий вокруг него. Также предусматривались театры, магазины, рестораны, шли переговоры с руководством фондовой биржи об её переезде сюда. (Слева) Первоначальный проект WTC на Ист-Ривер.
Для постройки такого огромного комплекса, хоть и на земле порта, нужно было согласование местных властей. И если с согласованием губернатором штата Нью-Йорк, по счастливой случайности носившего, как и организатор строительства, фамилию Рокфеллер, проблем не возникло, то со штатом Нью-Джерси возникли вопросы. «Как так», - интересовался губернатор Мейер, - «Нью-Йорк получит от этого строительства различных отчислений ежегодно на 350млн$, а мы как же?». Убеждение продолжалось в течение двух лет и так бы, возможно и закончилось ничем, но губернатор сменился. Новый губернатор, Хьюз, оказался менее упрямым, и не ставил себе целью обязательно блокировать строительство. Вместо этого он стал делать то, что и должен делать выборный чиновник - стараться принести пользу своим избирателям. Он дал согласие на постройку Центра, но при выполнении двух условий: Управление порта выкупает у штата Нью-Джерси ряд убыточных зданий и дорог; строительство переезжает с восточного на западный берег острова Манхэттен, чтобы жителям Нью-Джерси, а не жителям Бруклина стало удобно добираться до него.(Справа) Дэвид Рокфеллер показывает мэру Нью-Йорка изменённый проект. Пока ещё предусматривается создание не двух, а целой группы башен.


Кажется, можно строить? Нет, ещё нельзя. На выбранной территории находятся здания, в которых сидят сотни контор-арендаторов, живут сотни людей, здесь расположен целый район, специализирующийся на торговле радиотоварами, так наз. Radio Row. Параллельно группа домовладельцев из Мидтауна во главе с собственником Эмпайр Стэйт Билдинг – Лоренцем Вином пытается через суд блокировать проект, мотивируя слишком большими льготами, представляемым государственными органами при строительстве Центра. Только через два года, дойдя до Верховного суда США, Управление порта получает постановление об «общественной значимости строительства» и может начать выселять людей. (Суды по ненадлежащему качеству вновь предоставляемых помещений тянулись ещё более 10 лет).
(Сверху слева)Radio Row в 1930х годах. (Сверху справа) Снос Radio Row. Кадр из фильма, снимавшегося Управлением порта во время строительства WTC. В приличном качестве найти, увы, не смог.

Только к 1965 году, через три года после согласования губернаторами, не остается препятствий для начала стройки.

Пока чиновники и суды занимаются согласованиями, начинается работа над окончательным проектом. 20 сентября 1962г. Минору Ямасаки (слева) объявлен главным архитектором строительства. Он сразу отвергает возможность постройки группы из нескольких 50-60-этажных зданий, мотивируя это тем, что они будут похожи не на офисный центр, а на жилой комплекс для необеспеченных семей. Вместо этого он предлагает построить две 80-этажные башни-близнеца. Такие здания, однако, не могут обеспечить необходимый выход площадей; архитекторам и инженерам приходится изменять первоначальный проект, используя различные ухищрения.

Первое, что приходит в голову - это увеличить количество этажей. Но тут не всё просто. Ведь одной из основных причин того, что небоскрёбы долгое время не строили выше 50-60 этажей, был следующий парадокс: для увеличении площади здания на 20% можно увеличить количество этажей с 50-ти до 60-ти этажей, при этом количество людей, пользующихся зданием, увеличивается на 20%, значит им нужно на 20% больше лифтов, значит, площадь под их шахты на каждом этаже увеличивается на 20%, и в результате здание большей высоты имеет почти ту же полезную площадь. Так стоит ли городить огород?
Ямасаки с коллегами предложил следующую систему (справа). Ни на один высокорасположенный офисный этаж здания нельзя было добраться непосредственно с рецепции первого этажа. Зато с той же рецепции ходили без остановок до 44го и 78го этажей огромные, на 50 человек, скоростные лифты, и уже оттуда, с «небесных лобби», люди могли разъезжаться по своим рабочим местам. Небольшие "местные" лифты при этом могли использовать одни и те же шахты, например, для подъёма людей, с 1го на 20й, с 44го на 60й и с 78го на 80й. Таким образом, не увеличивая количество и площадь лифтовых шахт, удалось заставить лифты работать на 30% эффективнее и увеличить количество этажей в проектируемых башнях до 110-ти.

Однако этого оказалось недостаточно.
В небоскрёбах того времени, строящихся в стиле International стеклянных коробках, вес здания несли на себе стальные колонны, равномерно расположенные по всей площади здания через каждые 7-10 метров. Инженеры - консультанты Лесли Робертсон и Джон Скиллинг предложили все основные несущие конструкции сосредоточить в центре здания вместе с лифтами, линиями коммуникаций, санузлами. В результате вся периферия этажа остаётся пустой и может кроиться при сдаче как угодно.
Но. Очевидно, что нельзя безнаказанно перенести все несущие элементы в центр здания – слишком опасным будет любой наклон, нужно устройство, позволяющее парировать попытки завалить здание, например, ветром. И одновременно предлагается устроить дополнительные опоры здания, практически - соорудить из них внешнюю стену. Эти опоры, относительно лёгкие, упругие, сделанные из качественной стали, отделанные для защиты от коррозии полированным алюминием, должны нести на себе вес ближайших этажей и не давать зданию наклоняться. В отличие от стеклянных, не несущих никакой нагрузки, стен тогдашних небоскрёбов, этот внешний лёгкий стальной каркас должен воспринимать боковые нагрузки на здание и передавать их на тяжёлый центральный жёсткий столб (слева).
На рисунке справа как раз и представлена конструкция, позволяющяя передавать эти нагрузки. Это секция пола, с одной стороны через упругие переходники укрепляемая на внешнем каркасе здания, с другой - на центральном ядре. Она изготовлена из толстых стальных прутьев, на которых сверху закреплена тонкая стальная же плита, заливаемая не несущим силовой нагрузки бетоном.
Результатом внедрения этих идей стало то, что полезная, сдаваемая в аренду площадь здания достигла 75% от его общей площади, при том, что максимально достигнутая эффективность к тому времени составляла 62% (про минимально достигнутую эффективность я писал вот тут).


Следующая проблема, вставшая перед строителями, была связана с местоположением объекта. Известно, что остров Манхэттен, купленный у индейцев в XVII веке, имел значительно меньшую площадь, чем сейчас. Город рос не только за счёт освоения земли вокруг себя, но и за счёт воды – привезённым на баражах песком, строительным и (в меньшей степени) бытовым мусором, намывалась суша на самом острове. Раньше, проекты высоких небоскребов реализовывались в «старой», относительно твёрдой части острова. Большая же часть площадки WTC находилась на намытой территории, к тому же проектом предусматривалось создание значительного количества подземных сооружений (гаражи, торговые ряды, транспортный хаб); схема строительства с применением кессонов здесь поэтому не годилась.

Главным инженером Управления порта Джеком Кайлом была предложена схема, изображённая на рисунке справа. Экскаваторы прорыли по периметру участка узкую (менее метра), но глубокую, доходящую до скального грунта траншею. Чтобы песок, вода и глина не забили её, она была заполнена тяжёлым и вязким полужидким цементным раствором. После полного завершения рытья в этом растворе были утоплены сетки из арматуры. Затем в траншею стали закачивать плотный бетон, вытеснивший жидкий раствор. После его застывания получилась сплошная 20метровая стена в грунте. Теперь оставалось выкачать грунт с территории стройки, всего какой-то миллион кубометров.
Вопрос с грунтом был решён достаточно просто: вместо того, чтобы нанимать транспорт для его вывоза и покупать площадку для его утилизации, было решено засыпать кусок дна Гудзона и подарить его городу.


Ещё кадры из фильма о строительстве. Сверху - наполнение траншеи цементным раствором. На левом кадре видна арматурная сетка, которую краном опускают в траншею.
Снизу слева - котлован под фундамент 20-метровой глубины, практически огромная пустая бетонная ванна. Справа - частично засыпанное русло Гудзона, сейчас на этом месте здание музея небоскрёбов и парк Бэттери.



После того, как котлован под фундамент был отрыт, дальнейшее было делом техники. Крановщики 60-х годов , в отличие от своих коллег 30-х годов, оснащены радиосвязью, их краны обладают способностью к самоподъёму. На каждой башне смонтировано по четыре таких крана, которых зовут "краны-кенгуру" из-за страны их производства и эмблемы фирмы-производителя.


По-прежнему все стандартные элементы конструкции изготавливаются на заводах вне строительства и монтируются "с колёс".


Сверху - сварка на заводе элементов внешнего каркаса здания...


...и монтаж этих элементов.

Также с колёс монтируются и стандартные элементы пола.



Такими темпами каждая из башен построена всего за полтора (!) года, т.е. по 5 дней на этаж.



23 декабря 1970го на Северной башне WTC состоялась церемония topping-out, монтажа самого верхнего элемента несущей структуры здания, а к 1973 году обе башни были полностью сданы в эксплуатацию.




Долго думал, стоит ли здесь писать про 9/11, потом решил, что всё равно спросят. Вот, вкратце, что я думаю про это:
1. Если бы Титаник проектировали для тарана айсберга, то его никогда бы не построили. Несмотря на то, что неоднократно заявлялось, что башни WTC были рассчитаны на таран самолётом, я думаю, что всерьёз этот вопрос не прорабатывался. Вероятность случайного удара оснащённого современными системами безопасности самолёта по небоскрёбу очень низка; если же считать, что "уже в то время были Boeing-747, и нужно было предусмотреть захват и таран этим самолётом", то нужно было учитывать и возможность, например, одновременного удара 3-4-5-10 самолётов по одному зданию... или захват террористами линкора "Миссури" с последующим обстрелом зданий 16"-ми снарядами. Ясно, что ничего кроме бомбоубежища в результате такого проектирования не выйдет. Фактически же обе башни дали время эвакуироваться всем, кто был в состоянии.
2. Люди погибли на Титанике не потому, что он утонул, а потому, что не хватило шлюпок. В данной ситуации роль шлюпок должны были выполнять средства эвакуации - пожарные лестницы. Огромное большинство людей, находившихся в зданиях ниже зоны тарана, спаслось; практически никто из находившихся выше не спасся. Это связано с тем, что все коммуникации, в т.ч. и пожарные лестницы, при строительстве были сведены в относительно небольшую центральную часть здания. (На рисунке справа план типового этажа башни. Красным обозначены лестницы. Максимальное расстояние между ними - около 40м, при том, что теоретически их можно было разнести на 90м) На самом деле любой существенный пожар в центральном ядре привёл бы к тому, к чему пришла ситуация в реале - все лестницы были блокированы или уничтожены. То, что было хорошо для сдачи здания в аренду, оказалось губительным для арендаторов.
3. В следующем тезисе я могу ошибаться. Наличие двух каркасов сослужило плохую службу башням в момент падения. Если посмотреть на кадры начала падения (особенно Южной башни), видно, что её верхушка, будучи сильнее поврежденной с одной стороны, пытается просто отвалиться и упасть в сторону от нижней части. Однако внешний каркас не повреждён и продолжает делать то, для чего его соорудили - удерживать башню, хоть и падающую, в вертикальном положении. При этом неповреждённая, расположенная выше удара часть внутреннего каркаса при падении попадает точь-в-точь на неповреждённую нижнюю часть каркаса и ломает её.
Поэтому-то так образцово вертикально и упали оба небоскрёба. Если б не фасадный каркас, возможно, смогли бы уцелеть нижние этажи башен и находящиеся в них люди.
4. Что касается направленных взрывов, заговора ЦРУ, ФСБ, Моссада и прочих спецслужб. У меня сложилось впечатление, что любое крупное событие в истории Америки, будь то убийства Линкольна или Кеннеди, 9/11, Пёрл-Харбор, лунная программа или Уотергейт, вызывает взрыв конспирологических версий. Поэтому, даже если в каких-то случаях версии и правдивы, то отделить их от бреда не удаётся.