Thiết kế của Lầu Năm Góc

THIẾT KẾ ƯU VIỆT TỪ 60 NĂM 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 Quốc tế Dulles của 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 như một trận tuyết lở, 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", ông giải thích.

Điều mà Dusenberry và các đồng nghiệp tìm hiểu là làm thế nào mà tầng hai 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 hai 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], tôi cho rằng sức chịu đựng sẽ không tốt như vậy".

Điều thứ hai 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 ông Dusenberry nói rằng 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.