ワールドトレードセンターの崩壊

アメリカ・ニューヨーク市ロウアー・マンハッタンにあったワールドトレードセンターは、2001年9月11日の一連のテロ攻撃によって破壊され、その現場だけで約3,000人が死亡した。アルカイダのメンバーにハイジャックされた2機の旅客機が意図的にツインタワーに突入し、当時それらは世界で5本の指に入る超高層ビルだった。旅客機の衝突は超高層ビルに大きな構造的損傷を与え、塔内部に大規模な火災を引き起こし、その結果として両塔は全体が連鎖的に崩壊するに至った。

北棟（WTC1）は最初に被弾したビルであり、午前8時46分にアメリカン航空11便が突入した^[1]。火災が1時間42分続いたのち、午前10時28分に崩壊した。午前9時3分には、南棟（WTC2）にユナイテッド航空175便が突入し、こちらは56分燃え続けた後、午前9時59分に崩壊した。

ツインタワーの崩壊はロウアー・マンハッタン一帯に甚大な被害をもたらし、十数棟に及ぶ隣接・周辺の建物が、旅客機の衝突や崩壊に伴う瓦礫によって損傷または破壊された。ワールドトレードセンターの残る5棟のうち4棟は、タワーの崩壊によって即座に押し潰されるか、修復不能なほど損傷した。一方、7ワールドトレードセンターは北棟から降り注いだ瓦礫により火災が発生したものの、同日午後5時21分に崩壊するまで、さらに6時間立ち続けていた。

ハイジャック、墜落、火災、そしてその後の崩壊によって、当初は2,760人が死亡した。崩壊したタワーから生じた有毒な粉じんは市内に広く拡散し、その近くにいた多くの人々に長期的な健康被害をもたらした結果、少なくともさらに3人の死亡が報告されている^[2]。110階建てのツインタワーは、崩壊した建造物としては史上最も高い自立構造物であり、北棟への攻撃による死者数は、単独のテロ行為としては世界最悪のものとなっている。

2005年、アメリカ国立標準技術研究所（NIST）は崩壊に関する調査結果を公表した。NISTは、タワーの設計に重大な欠陥は見られず、攻撃の苛烈さはそれまでの建築物が経験したどの事例をも上回るものであったと結論づけた。NISTは崩壊原因として主に火災を挙げている。旅客機の衝突と爆発によって、衝突部分の耐火被覆の多くが損なわれたため、温度が上昇し、タワーを支える鋼構造が著しく弱体化した。その結果、床スラブがたわんで外周柱を内側へ引き込み、それらが座屈した。いったんビル上部が下方へ動き始めると、全体の連鎖的崩壊は避けられなかった。

ワールドトレードセンター跡地の瓦礫処理は24時間体制で行われ、莫大な費用を要した。旅客機が直接衝突しなかった周辺の建物の中にも、大きな損傷を受けて解体せざるを得ないものがあった。ツインタワーの代替となる新たな超高層ビル「ワン・ワールドトレードセンター」の建設が進められる一方で、被害を受けた周辺ビルの解体作業は継続して行われた。同ビルは2014年に開業している^[3]。

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ツインタワーが1973年に完成した時点では、これらは世界一高いビルであった。1931年以来、その称号を保持していたミッドタウン・マンハッタンのエンパイア・ステート・ビルに代わる存在となったのである。攻撃が発生した時点で、ツインタワー以降に世界一の高さとなった建物は、シカゴのウィリス・タワー（当時のシアーズ・タワー）と、マレーシア・クアラルンプールのペトロナスツインタワーだけだった^[4]。ツインタワーは、内部空間を最大化する革新的な「フレームドチューブ構造」で建てられており、従来型の鉄骨構造の超高層ビルに比べて必要な鋼材を40％削減できる高い強度対重量比を持っていた。さらに北棟（WTC1）の屋上には1978年に高さ362フィート（110メートル）の通信アンテナが設置され、その高さは合計1,730フィート（530メートル）に達したが、このアンテナは構造体とは別扱いであり、公式な建物の高さには含まれていない。

タワーはフレームドチューブ構造で設計され、柱や壁で遮られない広いオフィスフロアをテナントに提供していた。建物は平面形が正方形で、一辺207フィート（63メートル）だったが、角は6フィート11インチ（2.11メートル）分面取りされており、外周は約210フィート（64メートル）の幅になっていた^[5]。

ワン・ワールドトレードセンター（WTC1、北棟）は高さ1,368フィート（417メートル）で、ツー・ワールドトレードセンター（WTC2、南棟）より約6フィート高く、南棟は1,362フィート（415メートル）だった。密に配置された多数の外周柱が構造強度の大部分を担い、コア部分の鋼製ボックス柱が重力荷重を分担していた。10階より上では、各面に59本の外周柱が3フィート4インチ（1.02メートル）間隔で並んでいた^[6]。タワーは外形こそ正方形だったが、内部のコアは長方形で、そこを47本の柱がビルの全高にわたって支持していた。エレベーターと階段室はすべてコア内に収められ、コアと外周の間には大きな柱のない空間が生じていた。この空間はプレハブの床トラスによって橋渡しされていたため、コアから外周まで長短2種類のスパンが生じていた。

床は厚さ4インチ（10センチ）の軽量コンクリートスラブを波形鋼板の上に打設した構造だった。軽量の補剛トラスと主トラスからなるグリッドが床を支え、床スラブとのせん断接合により合成構造として機能していた。トラスのスパンは長スパン部分が60フィート（18m）、短スパン部分が35フィート（11m）であった。トラスは外周側では1本おきの柱に接続されていたため、トラス間隔は6.8フィート（2.1m）となっていた。トラス上弦材は、外周側ではスパンドレルに溶接された座金にボルトで固定され、コア側では中空鋼柱に溶接されたチャンネル材に接続されていた。床は外周スパンドレルのプレートに粘弾性ダンパーを介して接続されており、これによって建物内部で感じられる揺れが軽減されていた。

タワーの107〜110階には「ハットトラス」または「アウトリガートラス」と呼ばれる構造も設けられていた。これはコアの長辺方向に6本、短辺方向に4本のトラスから構成されていた。このシステムは、床スラブを介して外周とコアの間で荷重を最適に再配分し、柔軟な鋼材と剛性の高いコンクリートという異なる材料の性能差を補正しつつ、モーメントフレームが揺れをコアの圧縮力へと伝達できるようにしていた。また、主に北棟屋上の通信塔を支持する役割も担っていた。これらのトラスは両タワーに設置されていたが、実際に通信塔が設置されたのは北棟のみであった。

タワー完成前には、火災に関する研究や低速のジェット機衝突を想定した解析も行われていたが、そうした研究の全容は現存していない。それでも、火災によって超高層ビルが崩壊した前例はなく、設計段階で航空機の衝突が考慮されていたことから、当初その破壊は一部の構造技術者たちを驚かせた。

ワールドトレードセンターの構造設計に関わった技術者たちは、航空機がビルに衝突する可能性を検討していた。1945年7月、霧で視界を失ったB-25爆撃機がエンパイア・ステート・ビル79階に衝突した（1945年エンパイア・ステート・ビルディングB-25爆撃機衝突事故）。1年後には、C-45F輸送機が40ウォールストリートビルに衝突している。いずれの事故も、霧が衝突の主因と考えられていた。主任技師の一人だったレスリー・ロバートソンは、霧の中でJFKやニューアーク空港への着陸を試みている際に道に迷い、比較的低速で飛行しているボーイング707がタワーに衝突するというシナリオを想定していたと述べている^[7]。タワー崩壊の2か月後、BBCのインタビューでロバートソンは「707について言えば、燃料の搭載量は設計時に考慮されていなかった。どう考慮し得たのか、私にも分からない」と語り、崩壊をもたらした実際の衝突と設計時の想定との主な違いは、衝突速度の高さであり、それが吸収されるエネルギーを大きく増加させた点だと説明した。こうした高速衝突は、当時の設計では考慮されていなかった^[8]。

NISTが崩壊調査の過程で入手した3ページからなる文書には、ボーイング707やDC-8が時速600マイル（時速970キロ）で衝突してもビルは耐えられると記されていた^[9]。1993年の世界貿易センター爆破事件後のインタビューで、主任構造技師ジョン・スキリングは「我々の解析では最大の問題は、燃料がビル内部に流れ込むことだと示されていた。凄まじい火災が発生し、多くの人命が失われる。しかし、建物自体の構造は残るはずだと考えていた」と述べている^[10]。NISTは報告書の中で、大規模な航空機衝突とその後の火災を精密にシミュレーションする技術はごく最近になって実現したものであり、1960年代当時にはそのような解析を行う能力は非常に限られていたと指摘した^[11]。最終報告では、高速ジェット機の衝突や大量の航空燃料による大規模火災を検討した設計資料は見つからなかったと結論づけている^[12]。

床トラスに吹き付けられた耐火断熱材が露出しているWTC1の床トラスの写真でもわかるように、1970年代半ばまで建設業界では石綿（アスベスト）が広く耐火材として使われていた。しかし1970年4月、ニューヨーク市大気資源局は、ワールドトレードセンターの建設現場で断熱材としてアスベストを吹き付けることを禁止し^[13]、代わりにバーミキュライト系のプラスターが使用された^[14]。

世界貿易センター爆破事件後の点検では、耐火被覆に不備があることが判明した^[15]。崩壊前、ビル所有者であるニューヨーク・ニュージャージー港湾公社は耐火性能の改善工事を進めていたが、北棟（WTC1）では18フロア分（航空機衝突と火災で被災したフロアを含む）のみ完了しており、南棟（WTC2）では13フロア分が施工されていたものの、その中に直接衝突を受けた階は含まれていなかった^[16]。

NISTは、航空機の衝突が耐火被覆の大部分をはぎ取り、それが崩壊の一因になったと結論づけた。WTC1では、衝突によりコア柱47本のうち43本の耐火材が複数階にわたって剥がれ、さらに約60,000平方フィート（5,600平方メートル）の広さに及ぶ床トラスの被覆も失われた。WTC2では、47本のコア柱のうち39本で複数階にわたって耐火材が剥がれ、約80,000平方フィート（7,400平方メートル）の床トラスでも同様の被覆損失が生じた^[17]。

崩壊後、レスリー・E・ロバートソンは「我々の知る限り、その種の航空機火災が構造に及ぼす影響についてはほとんど知られておらず、その状況を想定した設計も行われていなかった。当時、そのような火災に対応できる耐火被覆システムも存在しなかった」と語っている^[18]。

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2001年9月11日のテロでは、アルカイダのテロリスト4組が4機の旅客機をハイジャックした。このうち2機、アメリカン航空11便とユナイテッド航空175便はいずれもボーイング767型機で、ボストンのローガン国際空港を離陸した後にハイジャックされた。最期の瞬間、アメリカン航空11便はマンハッタン上空を南へ飛行し、時速440マイル（時速710キロ）ほどの速度で北棟（WTC1）の北面93〜99階に突入した^[19]。17分後、ユナイテッド航空175便はニューヨーク港上空を北東へ飛び、午前9時3分に南棟（WTC2）の南面77〜85階に時速540マイル（時速870キロ）で衝突した^[20]。

衝突によって、機体胴体、エンジン、燃料を満載した主翼部分が激突した外周柱の多くが破断した（北棟で34本、南棟で26本）。損傷は翼端や垂直尾翼の先端付近にまで及んだ。さらに、特に胴体が貫通した部分では、複数の支柱が切断または大きく損傷した^[21]。

ジェット燃料のおよそ3分の1は衝突直後の火球と初期火災で燃焼した^[22]。燃料の一部は少なくとも1本のエレベーターシャフトを伝って下階へ流れ落ち、北棟78階やロビーで爆発を起こした。タワーの軽量構造と内部空間の大きさにより、燃え上がる燃料は内部奥深くまで入り込み、衝突した階全体の広い範囲で同時多発的に火災を引き起こした。ジェット燃料自体は数分で燃え尽きたものの、ビル内部の可燃物がその後1時間から1時間半にわたって燃え続けた^[23]。

175便が南棟に衝突した際、その衝撃波で北棟東面のガラスが砕け、外部に噴き出した火球とともに、すでに北棟内部で燃えていた火災を悪化させ、新たに開いた窓から大量の煙が噴き出した^[24][25]。11便の衝突が同様の影響を南棟に与えたかどうかは分かっていない。いずれにせよ、11便の主な残骸は南棟をかすめて飛び越え、175便の大きな破片も同様にすでに炎上していた北棟を直撃することはなかった。いずれの場合も、残骸の一部は周辺のビルに落下し、さらなる損壊と火災を引き起こした^[22]。

両タワーでの火災の状況は異なっており、これは塔内に閉じ込められた人々の行動の違いにも表れている。北棟では多くの人が、内部の過酷な状況から逃れようと窓ガラスを割った。一方、南棟でも一部の窓ガラスは割られたが、その数は北棟ほど多くはなかった。開いた窓のそばに立っている人影が見られることはあったものの、北棟の「迫り来る死」の写真のように、多数の人が外に群がる場面はほとんど確認されていない。

多くの人々が、燃え盛るタワー上層階から落下あるいは飛び降りて命を落とした。北棟南側79階の東向き窓から少なくとも3人が確認されており、北棟の4つの面からは100〜200人が、熱、煙、炎から逃れる手段のないまま、最上階近くから飛び降りたと推計されている。

これらの違いは、南棟では北棟ほど急速に状況が悪化せず、耐え難い状態にもすぐには至らなかったことを示唆している。北棟は11便がほぼ中央に衝突したため、91階より上の全ての避難経路が断たれ、その上層階の人々は事実上の火の海に閉じ込められた。一方、175便は南棟南面の南東側角付近を斜めに貫通し、コア北西側の階段室Aは最上階から地上階まで損傷を受けずに生き残っていた。このため、南棟の上層階にいた人々は完全には閉じ込められておらず、一部の人にとっては避難が選択肢として残されていたことが、飛び降りるかどうかの判断にも影響を与えたと考えられる。

両機が積んでいた燃料の量はほぼ同じだったにもかかわらず、衝突時の火球の大きさは大きく異なって見えた。これは、北棟への突入ではジェット燃料のかなりの部分がビル内部に流れ込んだのに対し、南棟への突入では燃料の多くが外側に噴き出したためである。11便は北棟の中央コア付近までほぼ真っ直ぐに突入し、燃え上がる燃料がエレベーターシャフトを通って地下やコンコース階まで吹き抜けた。その結果、衝突から90階以上も下にある地上ロビーでもエレベーターから火炎が噴き出した^[26]。175便の衝突は南棟南面の東寄りにずれていたため、燃料が流れる主な経路は塔の外側に限られ、その分外部に噴き上がる火球がより大きく見えた。

ツインタワーでの死者のほとんどは、航空機衝突地点より上の階で発生している。北棟では、衝突が建物中央付近にほぼ直撃したことで、コアにある3本の主な階段（A、B、C）がすべて損傷または瓦礫で塞がれ、上層階から下層階への避難が不可能になった。南棟では、衝突地点が中央より東寄り、かつ南東角に近かったため、コア北西側の階段室Aは一部が瓦礫でふさがれながらも完全には崩壊せず、航空機衝突階およびその上階から18人の民間人が避難に成功した。犠牲者の正確な位置はすべてが判明しているわけではないが、NISTの報告によれば、北棟では衝突階以上で1,402人の民間人が死亡し、そのうち数百人は衝突の瞬間に死亡したと推定される。南棟では、衝突階およびその上階で614人の民間人が死亡した。衝突地点より下の階で死亡した民間人は200人未満と見られている一方で、2機の旅客機に乗っていた乗客・乗員147人全員と、ハイジャック犯10人に加え、地上や周辺建物にいた少なくとも18人が犠牲になった。

崩壊により命を落とした緊急対応要員には、ニューヨーク市消防局（FDNY）の隊員342人、警察官71人（ニューヨーク市警（NYPD）23人、港湾警察（PAPD）37人、ニューヨーク州税務執行局（OTE）職員5人、ニューヨーク州裁判所行政局（OCA）職員3人）、捜査権を持つFDNYの消防監察官1人（FDNYの343人の殉職者のうちの1人）、さらに連邦捜査局（FBI）職員1人、アメリカ合衆国シークレットサービス（USSS）職員1人が含まれている。民間人と公的機関の職員を合わせた死者数は、推計で2,606人とされている。

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ツインタワーの崩壊は「連鎖的崩壊の最も悪名高い典型例」とも呼ばれている^[27]。

崩壊は、まず航空機が衝突した階付近の鉛直荷重を負担する部材が局所的に破壊されることから始まり、その後、構造全体に崩壊が波及した。構造部材が破断し、重力エネルギーが解放される中で、荷重は連続的な衝撃力として下層階へと伝達されていった。最上部に近い階を除けば、どの階から崩壊が始まったとしても、上部の重さは完全崩壊を引き起こすのに十分なエネルギーを持っていたとされる。

両タワーは、崩壊時にはある程度の傾きや側方への瓦礫の飛散があったものの、おおむね垂直方向に、比較的対称的に崩れ落ちた。崩壊が進行するにつれ、上層部から押し出された空気が圧縮され、数フロア下の窓から粉じんや瓦礫が噴き出している様子が確認された。

崩壊中、外周柱とコアの大部分は横方向の支持を失い、崩れ落ちる瓦礫の山に押し出される形で外側へ倒れていった。その結果、外壁は建物から引き剥がされ、最大で約500フィート（150メートル）も離れた地点にまで飛散し、周囲の建物に衝突して新たな火災を引き起こし、最終的に7ワールドトレードセンターの崩壊へとつながった。一部の接合部分ではボルトがせん断され、外周パネルがランダムな方向に散乱した^[28]。北棟外壁の最初の破片が地面に落ちたのは崩壊開始から11秒後であり、南棟については9秒後だった。両棟とも、最下部のコア部分は崩壊開始後も最大で25秒ほど立ち残ったが、やがてこちらも崩れ落ちた^[29]。

両タワーとも、航空機が衝突して損傷を受けた部分から崩壊が始まった。衝突による構造的損傷に加え、衝撃で耐火被覆が大きくはぎ取られたため、鋼材は急速に高温になった。その結果、コア柱は強度を失い、クリープにより短縮し始めた。これに対してハットトラスは、荷重を外周柱へと振り分けることで抵抗した。一方、長スパン部分を支える60フィートの床トラスでは、腹材が座屈して床スラブが2フィート以上もたわみ、これが外周柱を内側へ引き込んで座屈させた。その結果、衝突階より上の部分が無傷の構造の上に落下し始めた。

北棟は南棟より約46分長く持ちこたえた。北棟は南棟より17分早く被弾していたにもかかわらず、南棟崩壊からさらに約30分後まで立ち続けた。これは、11便がほぼ中央に突入したことで、コアの損傷が比較的対称的になり、構造支持がより多く残ったためである。また、火災が南側に広がり、耐火被覆が剥がれた部分に到達するまで1時間以上かかったことも影響した。11便は時速440マイルで93〜99階を突き抜け、衝突地点の下には10フロア相当の重量しかかかっていなかった。

175便はより高い速度で衝突したため、構造損傷は11便以上に壊滅的だった。さらに、機体が南棟南東角を斜めに貫き、その一角を切り取る形になったため、建物は一方に偏って不安定になった。衝突地点がより低層だったことも重なり、77〜85階に衝突した175便の衝撃によって、北棟よりも多くの重量が損傷部にのしかかり、外周柱とコア柱がより早く破断した。崩壊の違いはあまりに顕著で、南棟崩壊を目撃したあるFDNY幹部は、北棟は角を直撃されていないことから、崩壊は起こらないだろうと固く信じていたとされる。

設計上、1フロアの床接合部は、徐々に荷重がかかった場合には上から11フロア分の重量に耐えられるようになっていたが、突発的に荷重が加わった場合は6フロア分の重量にしか耐えられなかった。北棟では崩壊開始階の上に12フロア、南棟では29フロアが載っていたため、いずれも床接合部は上部から突然かかる重力荷重に耐えることができなかった^[30]。

崩壊はここから2段階で進行した。まず「クラッシュダウン」段階では、上部の巨大なブロックが、その直下のフロアを1階ずつ連鎖的に破壊していった。各階の破壊は、上部ブロックが下部の床スラブに衝突することで始まり、その間に主にコンクリート瓦礫からなる層が形成されていった。各衝撃で生じたエネルギーの大半は、その直下階の床接合部や柱に再分配され、そこに集中して作用した結果、外周柱と支柱から床が引き剥がされた。外周柱は剥がれ落ち、支柱は横方向の支持を失ってしまった^[31]。

上部ブロックが地上に達すると、「クラッシュアップ」段階が始まった。この段階では、今度は下方から上方へ向かって、1階ごとに柱が座屈していった。各階が破壊されるたびに残ったブロックは1階分の高さを落下し、次の階を圧し潰した。この繰り返しが屋上階に達するまで続いた。崩壊が進むにつれ速度は増し、終盤には1階分の構造が崩壊するのに要する時間は0.1秒未満だったとされる^[32]。

火災が燃え続ける中、南棟上層階に取り残された人々は9-1-1に電話をかけ、内部の状況を伝えていた。午前9時37分、南棟105階の一人の生存者は、「90何階かの下の階が崩れた」と通報している。ニューヨーク市警航空隊も、上空から両タワーの状況を観察し、悪化する構造状態を地上の指揮官に伝えていた。午前9時51分、崩壊の7分前には、航空隊から「南棟から大きな破片が垂れ下がる、あるいは落下している」との報告が入った。この報告により崩壊の差し迫った危険が示唆され、ニューヨーク市警は自隊の警察官に撤退命令を出したが、ヘリコプターのパイロットたちは誰一人としてタワーが完全に崩壊するとまでは予測していなかった。緊急対応中、NYPDとFDNYの間の連携は乏しく、過負荷状態にあった9-1-1オペレーターは現場のFDNY指揮官に十分な情報を伝達できなかった。午前9時59分、175便が衝突してから56分後に南棟は崩壊した。

南棟が崩壊する前に、スタンリー・プレイムナス（Stanley Praimnath）を含む18人が、衝突地点およびその上の階から脱出した。彼は自分に向かって飛行機が突っ込んでくるのを見ていた。彼らは、衝突後も唯一無傷で残っていた階段である「階段A」を通って脱出した。崩壊時点で、すでに衝突地点から降下中だった他の閉じ込められていた人々がいた可能性もある。サウスタワー内からの通報を受けた多数の警察のホットラインのオペレーターは、急速に悪化する状況について十分な情報を与えられていなかった。そのため、多くのオペレーターは、衝突点およびその上部でも階段Aは通行可能だったと今では考えられているにもかかわらず、通報者に自力で下に降りないよう指示していた^[33]。

南棟の崩壊により、北棟の南・東面の窓が割れ、外装も損傷したが、これはその後の崩壊を引き起こすには不十分な被害だった^[34]。サウスタワーが倒壊した後、NYPD（ニューヨーク市警）のヘリコプターは、ノースタワーの状況が悪化していると報告し、一方でFDNY（ニューヨーク市消防局）の指揮官たちは、ノースタワー内の消防士に避難命令を出した。しかし、無線の受信状態が悪かったため、ノースタワー内部の消防士たちは現場上司からの避難命令を聞き取ることができず、多くは他方のタワーがすでに崩壊したことすら認識していなかった^[35]。NYPDの1人の警官は、午前10時6分の時点で、ノースタワーはもう長くは持たないと述べ、現場から緊急車両を引き揚げるよう勧告した。午前10時20分、NYPD航空隊は「タワーの頂部が傾いているかもしれない」と報告し、1分後にはノースタワー南西角が座屈し南側へ傾き始めていることを確認した。この報告を受けて、ある警官がタワー周辺にいる全NYPD要員に対し、四方に少なくとも3ブロック離れるよう避難を促した。航空隊は午前10時27分に「屋上部分がまもなく崩れ落ちる」と伝え^[36]、その予測は1分も経たないうちに的中し、ノースタワーは午前10時28分に崩壊した。これは、飛行機の衝突から1時間42分後のことであった。

アメリカン航空11便が衝突した際、衝突地点内部およびその上、さらにすぐ下の階にあった全ての脱出経路が断たれたため、91階より上の階にいた人物で生存者は一人もいなかった^[37]。崩壊するタワーからは大量の粉じんと瓦礫が巻き上がり、マンハッタン南部一帯を包み込んだ。軽い粉じんは2.93マイル（4.72 km）離れたエンパイア・ステート・ビルディングにまで達した。ノースタワー崩壊時の粉じん雲は、サウスタワーの時よりも大きく広範囲に及び、ノースタワー崩壊時に巻き上がった粉じんが、既に崩壊していたサウスタワーの瓦礫からも噴き上がったためであった。

北棟が崩壊した際、その瓦礫の一部が世界貿易センタービル7（WTC7）に激突し、同ビル南面を損傷させたうえ^[38]、午後を通して燃え続ける火災を引き起こした^[39]。構造的な損傷は、7〜17階の南西角および44階から屋上までの南面で確認され、さらに、南面中央部24〜41階の間に大きな縦方向の亀裂が生じていた可能性もある^[40]。このビルにはスプリンクラー設備があったが、システムには単一箇所の故障で全体が機能不全になり得る弱点が多く存在した。すなわち、スプリンクラーは完全自動ではなく、電動火災ポンプを手動で起動する必要があり、各階の制御装置はスプリンクラー供給管に対して単一の接続しか持たず、火災ポンプを動かすための電力も必要だった。さらに、水圧が低く、スプリンクラーに十分な水が供給されない、あるいは全く供給されない状態だった^[41][42]。

一部の消防士はWTC7内部に入り、ビル内を捜索した。彼らは小規模な火の手を消そうと試みたが、水圧不足により消火活動は妨げられた^[43]。7 WTCの11階と12階では午後を通して火災が続き、その炎はビル東側から確認できた。また、午後には6〜10階、13〜14階、19〜22階、29〜30階でも火災が確認された^[44]。特に7〜9階および11〜13階の火災は午後の間中制御不能な状態で燃え続けた。午後2時頃、消防士たちは7 WTC南西角の10〜13階付近にふくらみ（バルジ）があるのに気付いた。これはビルが不安定になり、一方に倒れ込むか「崩壊」する兆候と受け止められた。午後の間、消防士はビル内部からきしむ音を聞き、地下部分の損傷についても不確かな報告を上げていた。午後3時30分頃、FDNYのダニエル・A・ナイグロ消防長は、安全性への懸念から7 WTC付近の救助活動、表層の瓦礫の撤去、および瓦礫上での捜索を中止し、このエリアから全員を退避させる決定をした^[45]。2001年9月11日午後5時20分33秒（EDT）、7 WTCは東側機械ペントハウス部分が崩れ始める形で倒壊を開始し、5時21分10秒にはビル全体が完全に崩壊した^[46]。この崩壊による人的被害（死傷者）はなかった。

7 WTCが崩壊した際、その瓦礫は隣接するマンハッタン・コミュニティ・カレッジ（Borough of Manhattan Community College）のフィターマン・ホール（30 West Broadway）に大きな損傷と汚染を与え、同館は再利用不能となった^[47]。この建物は2009年に解体された^[48]。隣接するベライゾン・ビル（Barclay-Vesey Building）は1926年に建てられたアール・デコ様式の建物だったが、7 WTCの崩壊により東側外壁に広範な損傷を受けた。しかし、14億ドルをかけて修復された^[49]。

タワーが崩壊したことで、周囲の多くの建物も損傷または破壊された。5 WTCは大規模な火災と一部の鉄骨構造の崩壊に見舞われ、その後取り壊された。その他、3 WTC（マリオット・ワールドトレードセンター）、4 WTC、6 WTC、聖ニコラス・ギリシャ正教会も破壊された。ワールド・ファイナンシャル・センターのビル群や、90 West Street、130 Cedar Streetでは火災が発生した。ドイツ銀行ビル（Deutsche Bank Building）、ベライゾン・ビル、そして3 ワールド・ファイナンシャル・センターは、タワー崩壊による衝撃で損傷を受け^[50]、90 West Streetも同様であった^[51]。ワン・リバティ・プラザ（One Liberty Plaza）は構造的には無事だったものの、窓ガラスの破損など外装に被害を受けた。30 West Broadwayは7 WTCの崩壊により損傷を受けた。ドイツ銀行ビルは、崩壊したタワーからの水やカビ、その他深刻な損傷のために2001年9月11日の後、外観を覆う黒いシート（“シュラウド”）で覆われたのち、解体された^[52][53]。それ以外に多くの美術作品が崩壊の中で失われた。

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テロ直後、多数の構造工学者や専門家がメディアに登場し、タワー崩壊の原因についての見解を述べた。カリフォルニア大学バークレー校の構造工学教授、アボルハッサン・アスタネー＝アスルは、火災の高温によって鋼鉄の梁や柱が弱くなり、「柔らかくどろどろ」になって上部構造を支えられなくなったと説明した。アスタネー＝アスルは、最初の航空機衝突の際に耐火被覆が剥がれ落ちた可能性も指摘した。また、初期の構造的破壊が起きた後は、ビル全体の「進行性崩壊」が避けられなかったとも述べている^[54]。ペトロナスツインタワーや、ツインタワー近くのワールド・ファイナンシャル・センターを設計した建築家シーザー・ペリは、「どの建物も、これほどのストレスに対して備えがあるわけではない」と語った^[55]。

9月13日、ノースウェスタン大学の土木工学・材料科学教授ズデニェク・P・バザントは、世界貿易センタービルの崩壊に関する簡易解析の草稿をまとめた。バザントは、火災による熱が重要な要因であり、コア（中心部）と外周の鋼鉄柱の両方が弱化と変形を起こし、その後、荷重を支え切れず座屈したと指摘した。特定階で半数以上の柱が座屈すると、その階より上の構造はもはや支えられず、ビル全体が完全に崩壊したと考えた。バザントは後に、この分析を拡張した論文を発表した。MITの土木工学者オラル・ビュユコズトゥルクとフランツ＝ヨーゼフ・ウルムも分析を行い、9月21日に崩壊メカニズムを説明する見解を発表した^[56]。彼らはその後、エドゥアルド・カウセルが編集したWTC崩壊に関する論文集『The Towers Lost and Beyond』に寄稿している^[57]。

崩壊直後、正式な調査を行う権限を持つ機関がどこかについて混乱があった。航空機事故には明確な調査手続きが存在する一方、ビル崩壊を調査する機関は事前に定められていなかったからである。アメリカ土木学会（ASCE）の構造技術者協会によって、CTLグループの上級副社長であるW・ジーン・コーリーをリーダーとするチームが迅速に編成された。このチームには、アメリカ鉄鋼構造協会、アメリカコンクリート協会、全米防火協会、火災防護技術者協会も参加した。ASCEは最終的にFEMA（連邦緊急事態管理庁）を調査に招き、調査はFEMAの名の下で完了した^[58]。

この調査は一部の技術者や議員から批判を受けた。調査には十分な資金がなく、証拠の提出を強制する権限もなく、WTC現場へのアクセスも限られていた。大きな論点のひとつは、現場の瓦礫の撤去がビルの鋼鉄部材の大半を破壊してしまうことだった^[59]。実際、後にNISTが最終報告書を公表した際、「崩壊の調査に用いることができた物的証拠が極めて乏しかった」と述べている。撤去完了後に解析可能な状態で残された部材はごく一部で、約236本の個々の鋼材しかなかったが、構造梁と鋼板の95％、鉄筋の50％については回収されていた。

FEMAは2002年5月に報告書を公表した。NISTは同年8月に崩壊調査の意向を発表していたが、翌年の1周忌が近づく頃には、より徹底した調査を求める世論が高まっていた^[60]。2002年10月、連邦議会は「National Construction Safety Team」法案を可決し、WTC崩壊に関する調査をNISTに委ねた^[61]。

FEMAは、航空機衝突による損傷と火災が組み合わさったことがタワー崩壊の主因だと示唆した。MITの材料工学・工学システム教授トーマス・イーガーは、WTC崩壊における火災を「最も誤解されている部分」と評した。これは、火災によって床や柱が「溶けた」と当初言われたためである^[62]。ジェット燃料は本質的には灯油であり、非常に大規模だが特別高温ではない炭化水素火災を引き起こすに過ぎない。イーガーは「WTCでの火災温度は特別なものではなく、鋼鉄を溶かすほどではなかった」と述べた。このことからイーガーやFEMAを含む多くの専門家は、構造の中で最も弱いと思われる部分、すなわち床スラブが建物骨組みに接続されている箇所に注目した。

各航空機が搭載していた大量のジェット燃料は、ビルに衝突した際に着火した。燃料のかなりの部分は衝突直後の火の玉となって瞬時に燃え尽きたと考えられる。残りの燃料はビル内部を流れ落ちるか、衝突から数分以内に燃え尽きたとみられている。ジェット燃料が発生させた熱だけでは、構造崩壊を引き起こすには不十分だったと考えられる。しかし、燃えるジェット燃料が複数階に広がることでビル内部の大量の可燃物に引火し、双方のタワーの複数階で同時に火災が発生した。この火災が発生させた熱エネルギーは、大型商用発電所が生み出す出力に匹敵すると推定されている。多くの時間が経過する中で、この熱は損傷した構造骨組に追加の応力を与えると同時に、それらを軟化・弱体化させた。この追加荷重とそれに伴う損傷が、両タワーの崩壊を引き起こすのに十分だったと結論づけられた[63]。

FEMA報告書の公表後、専門家や業界関係者、遺族の要請を受け、商務省の国立標準技術研究所（NIST）は、WTC複合施設における構造破壊と進行性崩壊について3年・1,600万ドル規模の調査を実施した^[64]。この調査にはNISTの内部技術陣に加え、アメリカ土木学会構造技術者協会、火災防護技術者協会、全米防火協会、アメリカ鉄鋼構造協会、Simpson Gumpertz & Heger社、高層ビルと都市居住に関する評議会、ニューヨーク構造技術者協会など、複数の民間団体が協力した。

NIST調査の焦点は「崩壊を引き起こした一連の出来事」の特定に置かれ、崩壊が不可避となった後の詳細な崩壊メカニズム（進行中の崩壊過程）は対象外とされた^[65]。多くの技術者の懸念に沿って、NISTは航空機の衝突および火災の拡大とその影響に焦点を当て、Fire Dynamics Simulator（FDS）ソフトウェアによる解析を行った。NISTは、床トラスなど特定サブシステムについては非常に詳細な構造モデルを開発し、ビル全体については、より簡略化されたグローバルモデルを作成した。これらのモデルは静的、もしくは準静的なもので、変形は考慮するが、破断後の構造要素の運動は扱っていない。

メリーランド大学の防火工学教授ジェームズ・クインティエーレは、研究に用いる鋼材がごく一部しか保存されなかった事実を「重大な誤り」とし、NISTはこれを公然と批判すべきだったと述べた。また、報告書には明確なタイムラインや、結論を裏付ける物的証拠が欠けていると指摘した。何人かの技術者は、崩壊メカニズムの理解を深めるため、グローバルな動的モデルに基づく崩壊のアニメーションを作成し、それを実際の崩壊映像と比較するべきだと提案している。WTC7に関するNIST報告書は、音声・映像記録や目撃証言から爆発音は確認されなかったと結論づけた。

2002年5月、FEMAはASCE構造技術者協会と共同で行った予備調査に基づくWTC7崩壊報告を公表した。FEMAは、崩壊の主因は1・2号棟からの直接的な衝撃損傷ではなく、それらの瓦礫によって引火し、スプリンクラーや手動消火の水が不足した状態で複数階にわたって燃え続けた火災だと暫定的に判断した。報告書は崩壊原因について最終結論には至らず、さらなる調査の必要性を訴えた。

FEMAの指摘を受け、NISTが構造破壊と崩壊の調査を主導する権限を与えられた。シャイアム・サンダーが率いる調査には、ASCE構造技術者協会、火災防護技術者協会、全米防火協会、アメリカ鉄鋼構造協会、高層ビルと都市居住に関する評議会、ニューヨーク構造技術者協会など、複数の外部団体が協力した。

7 WTCの詳細調査は、ツインタワー崩壊の報告書が完成するまで大きく遅れた。その間、NISTは2004年6月に7 WTCに関する予備報告を公表し、その後も時折、調査の進捗を更新した。NISTによると、この遅れは、7 WTC担当のスタッフが2004年6月から2005年9月までツインタワー崩壊調査に専任で回されたことなど、複数の要因によるものであった。2007年6月、サンダーは「最も決定的な結論に到達するため、幅広いシナリオを厳格に検証しており、可能な限り迅速に進めている。7 WTCの調査は、タワーの調査と同等か、それ以上に難しい点もあるが、タワー調査で得られた技術的進歩と教訓が大いに役立っている」と説明した。

2008年8月、NISTは崩壊原因に関するドラフト報告書を発表し、パブリックコメント期間を経て、同年11月に最終報告書を公開した。この調査では、崩壊開始前の事象を解析するためANSYSを用い、崩壊を引き起こした事象に対する建物全体の応答をシミュレーションするためLS-DYNAモデルを使用した。NISTは、ディーゼル燃料は重要な役割を果たしておらず、ツインタワー崩壊による構造損傷も主因ではなく、トラスや大梁、張り出し梁などの転送構造も主な要因ではないと結論付けた。一方で、消火用水の不足は重要な要素だった。ビル内の火災は午後の間ずっと制御不能な状態で燃え続け、その熱で79番柱付近の床梁が膨張し、重要な大梁を支承から押し外し、8〜14階の79番柱周辺の床が次々と崩壊した。9フロアにわたる横方向の支持を失った79番柱はほどなく座屈し、東側ペントハウスおよび近傍の柱を引きずり落とした。これらの重要な柱の座屈により崩壊はコア内部を東から西へ進行し、最終的に7〜17階の間で外周部分を過荷重状態にして座屈させ、上部構造全体がひと塊となって真下に落下した。ビル北面の映像から崩壊時間を測定したところ、外装ファサードは約8階分（32メートル、約105フィート）にわたって自由落下加速度で落下していることが観測され、「最初の18階分の落下について、総崩壊時間は自由落下時間より約40％長かった」とNISTは注記している。オフィス内の可燃物と消火用の水不足が、崩壊の主な原因だったとされた。

旧7 WTCの崩壊は、制御不能な火災を主因として高層ビルが倒壊した最初の既知の事例である。この調査に基づき、NISTはツインタワー報告書で既に提示していた幾つかの勧告を改めて強調し、さらに重要な追加勧告として、スプリンクラーが機能しない状況を前提に耐火性能を評価すること、および熱膨張が床支持システムに与える影響を考慮することを早急に求めた。現行の建築基準は主として人命保護を目的としており、ビルそのものの崩壊防止までは想定していないことを踏まえ、NISTの主張する根本的なポイントは、「スプリンクラーが機能しない場合でも、火災によってビルが崩壊してはならない」というものであった^[66]。

2003年、エディバラ大学の構造工学教授アシフ・ウスマニは2人の同僚と論文を発表し、暫定的結論として、「航空機による損傷がなくても、火災だけでビルを倒壊させ得た」と述べた。彼らによれば、これらのタワーは、複数階にわたる大規模火災に対して特に脆弱だったという^[67]。NIST報告書が公表された際、英国のエンジニアリング企業アラップのバーバラ・レインは、崩壊の必要条件として耐火被覆の喪失を挙げたNISTの結論を批判した。「火災が3フロアで同時に発生した場合、耐火被覆が完全に機能していて航空機による損傷が全くなくても、タワーは崩壊したという結果が、私たちのコンピュータシミュレーションでは示されている」と述べた。かつてエジンバラ大学BRE火災安全工学センターに所属していたホセ・L・トレロは、実物大建築物に対する火災の壊滅的影響を検証する研究をさらに進めた^[68][69]。