Ситикорп центр ошибка при строительстве

Ситикорп–центр в Нью–Йорке

С его примечательной сорокапятиградусной диагональной «короной», здание Ситикорп–центра является одним из самых узнаваемых небоскрёбов в Нью–Йорке. Оно имеет пятьдесят девять этажей и стоит на третьем месте в списке самых высоких зданий Манхэттена. А на момент своего строительства Ситикорп–центр был седьмым по высоте зданием в мире. На первый взгляд кажется, что огромный небоскрёб парит над Лексингтон–авеню; однако на самом деле его удерживают четыре массивных столба высотой 35 метров, расположенные в центре каждой стороны, а не по углам. Такая необычная конструкция была вызвана необходимостью – здание должны были построить возле достопримечательности, церкви Святого Петра – однако при его проектировании была допущена серьёзная ошибка, которую никто не заметил во время строительства и первоначальной эксплуатации. Если бы эту ошибку случайно не обнаружили и тайно не исправили, то могучий небоскрёб могло бы неожиданно снести сильным порывом ветра.

Структурный каркас здания был разработан инженером по имени Уильям Ле Месерьер в начале 1970–х годов. Церковь Святого Петра представляла собой большую проблему, однако Ле Месерьер был очень способным и творческим инженером. Он решил построить здание на столбах высотой с девятиэтажный дом. Небоскрёб также имел одну, более узкую опору в самом центре: она скрывала шахты лифтов и обеспечивала дополнительную прочность конструкции. Такой дизайн не позволял зданию загораживать церковь, которая располагалась у его северо–западного угла, и создавал изящный «парящий эффект».

Концепция, предложенная Ле Месерьером, была вполне разумной: проект здания выглядел красиво и изящно. Его стальная надстройка весила всего 25 тысяч тонн и была удивительно лёгкой, по сравнению с другими небоскрёбами, такими как Эмпайр–стейт–билдинг (вес его каркаса составляет 60 тысяч тонн). Из–за столбов и небольшого веса конструкции Ситикорп–центра Ле Месерьер в свои планы также включил установку на верхних этажах здания инерционного демпфера, 410–тонного бетонного блока, управляемого автоматической системой. Это стабилизирующее оборудование внушительных размеров было предназначено для того, чтобы в два раза уменьшить раскачивание здания путём преобразования кинетической энергии в силу трения.

Ле Месерьер впервые обнаружил ошибку в проектировании Ситикорп–центра в 1978 году, примерно через год после завершения его строительства. Студентка инженерного факультета по имени Диана Хартли связалась с ним, чтобы задать несколько вопросов, связанных с дизайном здания. Ле Месерьер охотно согласился ответить на них. Профессор, который преподавал Хартли, выразил сомнения по поводу прочности небоскрёба на столбах, которые располагались не по углам. «Передайте своему преподавателю, что он несёт полную чушь, – сказал Ле Месерьер Диане Хартли, – поскольку он не знает о проблеме, которую нам довелось решать». Он продолжил говорить о том, что такая конструкция здания позволяет ему идеально вписываться в отведённое пространство и выдерживать сильные порывы ветра, даже под диагональным углом.

Однако этот разговор заставил его призадуматься, и он решил провести некоторые расчёты, связанные с определением силы диагонального ветра, которую способна выдержать конструкция. Он был особенно заинтересован в последствиях «оправданных» изменений в проектировании, сделанных во время строительства: многочисленные швы скреплялись при помощи болтов, а не сварки. Обычно такие изменения считались приемлемыми, однако дизайн Ситикорп–центра был необычайно чувствителен к диагональным ветрам, что не было учтено строителями. Результаты вычислений Ле Месерьера были тревожными.

Сила ветра, воздействующая на плоские поверхности любого здания, является невероятно огромной. Ветер оказывает немалое воздействие на основание высотного здания, однако гравитация посредством компрессии не позволяет зданию развалиться на части. Здание защищено от ветра до тех пор, пока швы остаются достаточно прочными для того, чтобы противостоять силе ветра. Ле Месерьер переживал, что болты, которые скрепляли швы Ситикорп–центра, были недостаточно прочными для выполнения этой задачи.

Он показал свои расчёты знакомому инженеру Алану Дэвенпорту, который был специалистом в сфере, связанной с поведением зданий в условиях сильного ветра. Дэвенпорт обнаружил, что скорости ветра, равной 112 километрам в час, будет достаточно для того, чтобы повредить болты, соединяющие швы, и привести к разрушению Ситикорп–центра. Таких сильных ветров в Нью–Йорке никогда не было, да и вообще: бури подобного масштаба случались примерно раз в шестнадцать лет. Однако стремительно приближался сезон ураганов, и Дэвенпорт и Ле Месерьер были единственными людьми в мире, кто знал о том, что обитатели нового небоскрёба «Ситикорп–центр» стоимостью 175 миллионов долларов могли стать жертвами его катастрофического разрушения.

Ситикорп–центр возвышается над церковью Святого Петра

Напуганный такой возможностью, Ле Месерьер бежал в свой укромный уголок на озере Себейго, где он хотел проанализировать полученные результаты и рассмотреть возможные варианты. Поскольку Ле Месерьер мог столкнуться с судебным разбирательством, банкротством и профессиональным позором, он начал подумывать о самоубийстве, однако потом его внезапно осенило, что он владел информацией, которую можно было бы применить для того, чтобы спасти тысячи жизней. На следующий день он начал делать телефонные звонки. После разговора с корпоративными юристами и консультации с Лесли Робертсоном, инженером, который помогал проектировать Всемирный торговый центр, Ле Месерьер отправился в Кембридж, чтобы проинформировать о ситуации Хью Стаббинса, архитектора, разработавшего проект здания Ситикорп–центра. Стаббинс вздрогнул, когда он услышал новости.

Вместе они вылетели в Нью–Йорк, чтобы сообщить о проблеме владельцам Ситикорп–центра. «У меня есть для Вас плохие новости, сэр», – сказал Ле Месерьер исполнительному вице–президенту «Ситикорп», Джону Риду. Двое мужчин обозначили недостаток конструкции и предложили своё решение: планомерно укрепить все 200+ болтовых соединений при помощи сварки.

К работе приступили немедленно; она завершилась спустя три месяца. Сварщики работали ночью, а плотники – днём. На случай неминуемой катастрофы был подготовлен план эвакуации, однако широкая общественность ничего не знала о ситуации… Работники прессы в то время бастовали, поэтому новости о ремонте не распространялись среди населения.

Примерно спустя полтора месяца после начала ремонтных работ возникла угроза в виде урагана Элла, который как раз держал курс на Манхэттен, однако, к счастью, он сменил направление, не став проверять на прочность наполовину отремонтированное задание. Работы по укреплению болтовых соединений были завершены в сентябре 1978 года. После этого здание было признано одним из самых прочных небоскрёбов в мире.

Данный инцидент скрывали от общественности на протяжении двадцати лет. Статья о нём появилась в «New Yorker» в 1995 году.

Диана Хартли

тудентка Диана Хартли, которая обнаружила ошибку и сообщила об этом Ле Месерьеру, спасла сотни жизней и помогла сэкономить миллионы долларов. Что касается Ле Месерьера, владельцы «Ситикорп» получили от него компенсацию в размере двух миллионов долларов, несмотря на то, что ремонт им обошёлся в восемь миллионов долларов. Говорят, что их настолько впечатлила прямолинейность Ле Месерьера, что они решили не выдвигать против него никаких обвинений. Некоторые люди высмеивают тот факт, что Ле Месерьер так легко отделался благодаря тому, что просто признал свою ошибку, однако реальность такова, что он был готов взять на себя ответственность за вещи, которые были вне его контроля, чтобы спасти город от неминуемой катастрофы.

источник

Казалось бы, строительство небоскребов поставлено на поток и ошибок быть не должно. Но не там то было, когда бизнесмены пытаются сэкономить как на дорогущем клочке земли, так и на материалах. Такая вопиющая безответственность чуть не стала причиной грандиозной катастрофы, в которой могло погибнуть минимум 200 тыс. жителей и гостей Манхэттена (Нью-Йорк).

А случился фатальный просчет при строительстве «левитирующего» небоскреба Ситикорп центр, под которым решили пристроить церковь.

Этот примечательный во всех отношениях небоскреб много лет удивляет и радует глаз не только необычной «короной», его «левитирующие» способности просто сражают наповал. Причем не только в прямом, но и переносном смысле слова. Хотя все начиналось очень даже эффектно. Один из самых узнаваемых небоскребов Нью–Йорка – Ситикорп центр (теперь Citigroup Center) был разработан еще в начале 70-х годов прошлого века архитектором Хью Стаббинсом и инженером Уильямом Ле Месерьером.

Их задача состояла в том, чтобы на небольшом клочке земли, 30 % которого занимала старинная церковь Святого Петра, рассчитать расположение не только религиозного объекта, но и 59-этажного небоскреба высотой 279 м. Чтобы выполнить эту сложнейшую задачу, инженер-строитель предложил взгромоздить высотку на 30-метровые опоры, под которыми и построили новую церковь. Причем эти гигантские колонны, которые никак не отвечали строительным нормам, применимым в отношении высотных башен, были расположены не по углам конструкции, а внутри ее основания, что вообще выходило за все рамки разумного расчета.

Но новаторский подход Ле Месерьера никого не насторожил, ведь подкупал оригинальный внешний вид, да и запас прочности конструкции согласно расчетам был вполне достаточным. Поэтому было дано добро на строительство столь изящного здания, многие годы считавшегося настоящим чудом. Еще бы, «парящий» небоскреб – это фантастическое зрелище, которое не имело аналогов в целом мире.

Конечно же, автор конструкции разработал особенную систему несущих треугольных стропил-шевронов, которые принимали на себя основной вес строения. Именно они участвуют в распределении растягивающих боковых нагрузок (во время порывов ветра) к центру колонн. Все бы ничего, но при расчете выносливости конструкции при ураганных ветрах, скорость которых равна 110 м/с, учитывалось только давление на стены, но не на углы здания. Впридачу к этому просчету, подрядчик решил сэкономить на сварных работах в местах соединения балок. Вместо сварных швов элементы конструкции скрепили болтами.

После окончания строительных и отделочных работ «парящий» над землей Ситикорп центр был сдан в эксплуатацию. И если бы случайный интерес всего одного человека, то при первом же ураганном ветре, несущемся по диагонали, рухнул бы не только этот небоскреб, но и ряд зданий, находящихся рядом, вызвав при этом эффект домино. По скромным подсчетам, обрушение одного лишь небоскреба могло повлечь за собой разрушение целого делового квартала с многомиллионными убытками и человеческими жертвами (по оценкам, до 200 тыс. человек).

Но этого не случилось благодаря студентке инженерно-строительного факультета Диане Хартли, которая писала работу об этом удивительном строении и нашла ошибку в расчетах. При встрече с самим Уильямом Ле Месерьером, она высказала это предположение, но именитый инженер лишь только посмеялся над этим, но все же сомнения закрались. Он решил перепроверить все сам и даже подключил крупных специалистов в этой отрасли. Результаты расчетов действительно оказались неутешительны. Положение усугублял тот факт, что углы стальной конструкции были не сварены, как планировались, а это в разы уменьшало прочность небоскреба.

После того, как Уильяму Ле Месерьеру стало известно о конструкторской ошибке, было рассчитано, что избежать падения здания при скорости диагонального ветра 112 км/ч не удастся. Главный разработчик понял, что его проект потерпел фиаско, поэтому он отправился в свое укромное убежище на озере Себейго. Инженер понимал, что ему грозит судебное разбирательство и позор, поэтому решил наложить на себя руки, но вовремя спохватился, ведь в его силах было спасти жизни сотен тысяч людей. Ему пришлось официально признать этот плачевный факт и честно все рассказать владельцам Сiticorp Center и архитектору, проектировавшему это здание. Ле Месерьер даже предложил владельцам компенсацию в 2 млн дол., хотя впоследствии они потратили восемь, но это мелочи, по сравнению с тем, во сколько бы вылилось падение небоскреба.

В срочном порядке начались укрепительные мероприятия, которые проводились тайком, чтобы не поднялась паника. На этот раз рабочим пришлось потратить 3 месяца, чтобы исправить оплошность как инженера, так и строителей. Они заменили 200 болтовых соединений на сварные швы. Счастливому спасению небоскреба поспособствовала и сама природа, ведь на Нью-Йорк надвигался мощнейший ураган Элла, критическая скорость которого достигала 220 км/ч. Но он внезапно повернул и обошел Нью-Йорк стороной, не став испытанием на прочность.

Чтобы еще больше укрепить высотное здание, Ле Месерьер рассчитал, где и как установить 410–тонный инерционный демпфер, способный преобразовать кинетическую энергию в силу трения. С тех пор гигантский бетонный блок, расположенный на верхних этажах небоскреба, стабилизирует конструкцию, уменьшая раскачивание сооружения во время сильных порывов ветра.

И самое интересное, информация о промахе была настолько засекречена, что даже вездесущие журналисты не узнали об этом, хотя к секретным работам привлекались не только сварщики и проектировщики, но 2 тыс. сотрудников Красного Креста. Эту организацию подключили в связи с угрозой приближения урагана, сразу же после разработки плана эвакуации в случае обрушения.

А вот еще есть такие небоскребы на ножках — Rainier Tower : дом на ножке или например вот дом на многоножках

From Wikipedia, the free encyclopedia

In 1978 a significant structural flaw was discovered in Citicorp Center, then a recently completed skyscraper in New York City. Subsequently there were efforts to quietly make repairs over the next few months. The building, now known as Citigroup Center, occupied an entire block and was to be the headquarters of Citibank. Its structure, designed by William LeMessurier, had several unusual design features, including a raised base supported by four offset stilts, and diagonal bracing which absorbed wind loads from upper stories.

Concerned about the quartering wind loads should the power to the mass dampers be lost, an engineering student from Princeton University, Diane Hartley, investigated the structural integrity of the building and found it wanting. It was not until a young architectural student named Lee DeCarolis questioned LeMessurier about the building’s structural integrity that LeMessurier did the math himself and ended up in agreement with Hartley. Worried that a high wind could cause the building collapse, reinforcements were made stealthily at night while the offices were open for regular operation during the day. Estimates at the time suggested that the building could be toppled by a 70-mile-per-hour (110 km/h) wind, with possibly many people killed as a result. The crisis was kept secret until 1995.

The triggering event (according to LeMessurier and Hartley) was known to be high winds and NYC had plans to evacuate Citicorp and the surrounding buildings if high winds did occur.^[1] A hurricane did threaten NYC during the retrofitting, but it changed course before arriving.

A NIST re-assessment using modern technology has determined that the quartering wind loads were not the threat that LeMessurier and Hartley had thought. They recommend a reevaluation of the original building design to determine if the retrofitting was warranted.^[2]

Background[edit]

The Citigroup Center, originally known as Citicorp Center, is a 59-story skyscraper at 601 Lexington Avenue in the Midtown Manhattan neighborhood of New York City.^[4][5] It was designed by architect Hugh Stubbins as the headquarters for First National City Bank (later Citibank), along with associate architect Emery Roth & Sons.^[6][7][8] LeMessurier Associates and James Ruderman were the structural engineers, and Bethlehem Steel was the steel contractor.^[7][9] The building was dedicated on October 12, 1977.^[10][11]

As part of Citicorp Center’s construction, a new building for St. Peter’s Lutheran Church was erected at the northwest corner of the site; by agreement, it was supposed to be separate from the main tower.^[12][13] To avoid the church, the tower is supported by four stilts^[7][14] positioned underneath the centers of each of the tower’s edges.^[15] (Early plans called for the supports to be placed under the tower’s corners, but the agreement with the church prevented that.^[16]) To allow this design to work, Bill LeMessurier specified that load-bearing braces in the form of inverted chevrons be stacked above the stilts inside each face of the building. These braces are designed to distribute tension loads that are created by wind from the upper stories down to the stilts.^[17][18]

The long, multi-story diagonal braces had to be fabricated in sections and assembled on site, requiring five joints in each brace. LeMessurier’s original design for the chevron load braces used welded joints. To save money, Bethlehem Steel proposed changing the construction plans to use bolted joints, a design modification that was accepted by LeMessurier’s office but not known to the engineer himself until later.^[15]

For his original design, LeMessurier calculated wind load on the building when wind blew perpendicularly against the side of the building, as these were the only calculations required by New York City building code. Such winds are normally the worst case, and a structural system capable of handling them can easily cope with wind from any other angle. Thus, the engineer did not specifically calculate the effects of diagonally-oriented «quartering winds».^[15][19]

Discovery[edit]

In June 1978, Princeton University engineering student Diane Hartley was writing her senior thesis about Citicorp Center’s design at the suggestion of her professor, David Billington.^[20][21] As part of that work she analyzed the structural design and calculated stresses from quartering winds, finding them higher than the maximum expected stress values provided to her by LeMessurier’s firm. Billington, in his feedback on Hartley’s thesis, also questioned the figures provided by the firm. Hartley asked her contact there about the discrepancy and was assured the building could handle the forces, so she dropped the issue. Hartley’s concerns and the response she received are documented in her thesis.^[20] LeMessurier was separately designing a similar building with wind braces in Pittsburgh, and a potential contractor questioned the expense of using welded rather than bolted joints. LeMessurier asked his office how the welds went at the Citicorp construction and was then told bolts had been substituted.^[20]

In June 1978, LeMessurier was answering questions via phone with a young architectural student^[22] now identified as Lee DeCarolis.^[23] That phone call convinced him to recalculate the wind loads, including the diagonal wind loads.

On July 24, 1978, LeMessurier went to his office and conducted calculations on Citicorp Center’s design.^[20][19] He found that, for four of the eight tiers of chevrons, such winds would create a 40 percent increase in wind loads and a 160 percent increase in load at the bolted joints.^[15] Citicorp Center’s use of bolted joints and the increased loads from quartering winds would not have caused concern if these issues had been isolated from each other. However, the combination of the two findings prompted LeMessurier to run tests on the structural safety.^[24] The original welded-joint design could withstand the load from straight-on and quartering winds, but a 70-mile-per-hour (110 km/h) near-hurricane force quartering wind would exceed the strength of the bolted-joint chevrons.^[18][20] LeMessurier also discovered that his firm had used New York City’s truss safety factor of 1:1 instead of the column safety factor of 1:2.^[18]

On July 26, LeMessurier visited wind-tunnel expert Alan Garnett Davenport at the University of Western Ontario. Davenport’s team conducted calculations on the building and found not only that LeMessurier’s modeling was correct, but also that, in a real-world situation, member stresses could increase by more than the 40 percent LeMessurier had calculated.^[20][25] LeMessurier then went to his Maine summer home on July 28 to analyze the issue.^[20][25] With the tuned mass damper active, LeMessurier estimated that a wind capable of toppling the building would occur on average once every 55 years.^[26][20] If the tuned mass damper could not function due to a power outage, a wind strong enough to cause the building’s collapse would occur once every 16 years on average.^[26]

Repairs[edit]

LeMessurier agonized over how to deal with the problem. If the issues were made known to the public, he risked ruining his professional reputation as well as causing panic in the immediate area surrounding the building, as well as to occupants.^[27] LeMessurier considered never bringing the issue up, and he also briefly contemplated killing himself before anyone else found out about the defect.^[28][29] LeMessurier ultimately contacted Stubbins’s lawyer and his insurance carrier. LeMessurier then contacted Citicorp’s lawyers, the latter of which hired Leslie E. Robertson as an expert adviser.^[27] Citicorp accepted LeMessurier’s proposal to weld steel plates over the bolted joints, and Karl Koch Erecting was hired for the welding process.^[30] Very few people were made aware of the issue, besides Citicorp leadership, mayor Ed Koch, acting buildings commissioner Irving E. Minkin, and the head of the welder’s union.^[18][30]

Construction crews started installing the welded panels at night in August 1978. Officials made no public mention of any possible structural issues, and the city’s three major newspapers had gone on strike.^[31][30] Officials barely acknowledged the issue, instead describing the work as a routine procedure. Henry DeFord III of Citicorp claimed the Citicorp Center could already withstand a 100-year wind^[32] and that there were no «noticeable problems in the building at all».^[33] As precautions, emergency generators were installed for the mass damper, strain gauges were placed on critical beams and weather forecasters were engaged.^[20] Citicorp and local officials created emergency evacuation plans for the immediate neighborhood.^[18][34] However, these evacuation plans were not publicized at the time. This was in spite of the fact that thousands of people could have been killed in a potential collapse.^[28] Six weeks into the work, a major storm (Hurricane Ella) was off Cape Hatteras and heading for New York. With New York City hours away from emergency evacuation, the reinforcement was only half-finished. Ella eventually turned eastward and veered out to sea.^[18][34]

Repairs were completed in October 1978, before the media resumed publishing. LeMessurier claimed a wind strong enough to topple the repaired building would only occur once every 700 years.^[31][35] Stubbins and LeMessurier covered all of the repair costs, which were estimated to be several million dollars.^[35]

Publication[edit]

Since no structural failure occurred, the work was only publicized in a lengthy article in The New Yorker in 1995.^[31][36] The 1995 story in The New Yorker described the student as a «young man, whose name has been lost in the swirl of subsequent events» who called LeMessurier saying «that his professor had assigned him to write a paper on the Citicorp tower».^[36][19] However, the student apparently never contacted LeMessurier directly.^[19][22] According to the website Online Ethics, when one of LeMessurier’s colleagues asked whether the student was female, «LeMessurier responded that he didn’t know because he had not actually spoken with the student.»^[22] LeMessurier had died in 2007 without specifying how much of the exchange between the student and the engineer had been brought to his attention.^[20]

Hartley identified herself as the engineering student in 2011, years after the New Yorker article was published.^[19] Hartley said she had spoken with Joel S. Weinstein at LeMessurier’s office.^[19]

The student that LeMessurier spoke to by phone who prompted his recalculation of the wind loads^[37] has identified himself in an article posted to OnLineEthics.com.^[23] His name is Lee DeCarolis. He learned in 2011 how he played a part in the Citicorp Building history from Einstein’s Refrigerator by Steve Silverman. By that time, LeMessurier had died. While he had mentioned his part to acquaintances, and even written a play about it, he revealed himself to the public at large only after a NIST reassessment had determined that the wind loads hadn’t been the threat that Hartley and LeMessurier had determined,^[2] stating that he could therefore not be accused of seeking or stealing glory.

Ethical questions[edit]

According to the American Institute of Architecture Trust case study,^[20] «many have viewed the actions of LeMessurier as nearly heroic, and many engineering schools and ethics educators now use LeMessurier’s story as an example of how to act ethically.» However, others have criticized LeMessurier for his lack of oversight that led to the issues, as well as his lack of honesty toward neighborhood residents, architects, engineers, and other members of the public when the issues were discovered. Architect Eugene Kremer discussed the ethical questions raised in this case.^[28] Kremer mentioned six key points:^[38]

1. Analysis of wind loads. In his initial plans, LeMessurier relied only on calculations required by building codes, rather than checking all calculations.^[15][28]
2. Design changes. The builders had made a quick decision to use bolted joints without consulting LeMessurier.^[15][28]
3. Professional responsibility. Before LeMessurier decided to make Citicorp aware of the design defects, he briefly considered concealing the issues instead.^[28][29]
4. Public statements. In press interviews and releases at the time, officials either omitted or lied about details of the defects.^[28][39]
5. Public safety. When Hurricane Ella threatened the city in August and September 1978, evacuation plans for the surrounding area were made in secret.^[34]
6. Advancement of professional knowledge. Concealing this problem for almost 20 years prevented ethical and engineering learning that could have taken place.^[28]

References[edit]

Sources[edit]

• Morgenstern, Joseph (May 25, 1995). «The Fifty-Nine-Story Crisis». The New Yorker. pp. 45–53.
• Postal, Matthew A. (December 6, 2016). «Citicorp Center» (PDF). New York City Landmarks Preservation Commission.
• Stern, Robert A. M.; Mellins, Thomas; Fishman, David (1995). New York 1960: Architecture and Urbanism Between the Second World War and the Bicentennial. New York: Monacelli Press. ISBN 1-885254-02-4. OCLC 32159240.