Miért dőltek össze a World Trade Center tornyai?

A World Trade Center ikertornyainak 2001. szeptember 11-i összeomlása éppoly hirtelen volt, mint drámai. Ezeknek a hatalmas épületeknek a teljes lerombolása szinte mindenkit sokkolt. Még ma is elterjedt a feltételezés, hogy az épületek szerkezetileg hiányosak voltak, az acél oszlopok megolvadtak, vagy a tűzoltó berendezések nem működtek. A tények és a fikció elválasztása érdekében megpróbáltuk számszerűsíteni az összeomlás különböző részleteit.

World Trade Center ikertornyainak – tervezés és kivitelezés

Az 1960-as évek közepétől az 1970-es évek elejéig tervezték és építették őket. A felhőkarcolók új megközelítését képviselték, mivel nagyon könnyűek és moduláris építési módszereket alkalmaztak, a program felgyorsítása és a költségek csökkentése érdekében.

Mindegyik torony magassága több mint 411 m volt az utcaszint felett és 21 m e szint alatt. Az épületek magasság-szélesség aránya 6,8 volt. A szerkezet össztömege megközelítőleg 500 000 t volt, de a gravitáció helyett a szélnyomás uralta a tervezést. Az épület egy hatalmas vászon, amelynek ki kell bírnia a 225 kilométeres óránkénti hurrikánt. A WTC tornyokat úgy tervezték, hogy ellenálljanak a 2 kPa szélterhelésnek – összesen 5000 t oldalterhelésnek.

Az előzetes jelentések szerint az épületek mennyire bírták a repülőgép kezdeti becsapódását. Ha azonban felismerjük, hogy a tornyok tömege több mint 1000-szerese a repülőgép tömegének, és úgy tervezték, hogy ellenálljon a repülőgép tömegének 30-szorosának megfelelő állandó szélterhelésnek, ez a képesség, hogy ellenálljon a kezdeti ütközésnek, aligha meglepő.

Míg a repülőgép becsapódása kétségtelenül sok oszlopot megsemmisített a WTC-ben, a kezdeti ütközés során elveszett oszlopok száma nem volt nagy, és a terhelés átkerült a fennmaradó oszlopokra. Hasonló vagy még nagyobb jelentőségű volt a robbanás, amely a becsapódás során történt. Az összeomlás fő oka egyértelműen az azt követő tűz volt.

Acél tűzállósága

Ismeretes, hogy a szerkezeti acél 425 °C körül kezd meglágyulni. És 650 °C-on elveszíti szilárdságának körülbelül a felét. De még az 50%-os szilárdságvesztés sem elegendő a WTC összeomlásának magyarázatához.

A további probléma az acél deformációja volt a tűzben. A tűz hőmérséklete nem volt mindenhol egyenletes. Figyelembe véve az acél hőtágulását, 150 °C hőmérséklet-különbség. Az egyik pontról a másikra hozamszinten maradó feszültségek keletkeznek. Ez deformációkat okozott a szerkezeti acélban. Így az acél meghibásodását két tényező okozta. Az első az ellenállás elvesztése a tűz hőmérséklete miatt. A második pedig a szerkezeti integritás elvesztése az acél nem egyenletes hőmérsékletnek kitett deformációja miatt.

A Világkereskedelmi Központot nem tervezték rosszul. A WTC egyik tervezője sem számított, és nem is számolna. Hogy egy ekkora Molotov-koktél elérje az épület egyik emeletét. A felhőkarcolókat úgy tervezték, hogy három órán keresztül ellenálljanak a tűznek, még akkor is, ha az öntözőrendszer nem működik. Ennek az időtartamnak elég hosszúnak kell lennie az épületben tartózkodók evakuálásához. A WTC tornyok a tervezettnél kevésbé bírták, mert olyan nagy volt az üzemanyag-terhelés. Nincsenek normális tűzesetek egy irodaházban, amely néhány másodperc alatt 4000 négyzetméternyi területet fedne le, ahogy a tűz a WTC-ben alakult ki. Általában legfeljebb egy órát vesz igénybe, amíg a teljes felületen eloszlik. Nagyon nagy tűzzel volt dolgunk, amely gyorsan fejlődött. A két torony megadta magát a tűz nagyon erős becsapódása miatt

Szinte minden nagy épület rendelkezik olyan kialakítással, amely lehetővé teszi egy elsődleges szerkezeti elem, például egy oszlop elvesztését. Ha azonban több elem meghibásodik, a terhelések végül a szomszédos elemekre hatnak, és dominóhatásként összeomlik.

Hogyan engedtek a tűzben érintett két nagyobb emelet keresztirányú gerendái. És a külső oszlopok elkezdtek kifelé mozogni. A padlók is leestek felettük. Az alatta lévő padló (1300 t befogadóképességgel) nem bírta el a felső emeletekről leomlott mintegy 45 000 tonnát. Ez dominóeffektust okozott, aminek következtében az épületek tíz másodperc alatt összedőltek. Körülbelül 200 kilométeres óránkénti sebességgel.

A cikk forrása: http://www.tms.org/pubs/journals/jom/0112/eagar/eagar-0112.html