De ce s-au prabusit turnurile World Trade Center?

Prabusirea turnurilor gemene World Trade Center, pe data de 11 septembrie 2001, a fost la fel de brusca cum a fost dramatica. Distrugerea completa a acestor cladiri masive a socat aproape pe toata lumea. Chiar si astazi, exista speculatii larg raspandite ca din punct de vedere structural cladirile erau deficitare, ca stalpii din otel s-au topit, sau ca echipamentul de stingere a focului nu a reusit sa functioneze. Pentru a separa faptul de fictiune, am incercat sa cuantificam diverse detalii ale colapsului.

Turnurile World Trade Center – proiectare si constructie

Au fost proiectate si construite de la mijlocul anilor 1960 pana la inceputul anilor 1970. Ele au reprezentat o noua abordare a zgarie-norilor prin faptul ca acestea urmau sa fie foarte usoare si implicau metode de constructie modulare, cu scopul de a accelera programul si de a reduce costurile.

Fiecare turn a avut o inaltime peste 411 m deasupra nivelului strazii si 21 m sub acest nivel. Constructiile au avut un raport inaltime-latime de 6,8. Greutatea totala a structurii a fost de aproximativ 500.000 t, dar presiunea vantului, mai degraba decat sarcina gravitationala, a dominat proiectarea. Cladirea este o panza uriasa care trebuie sa reziste  unui uragan de 225 kilometri pe ora. Turnurile WTC au fost proiectate sa reziste unei sarcini de vant de 2 kPa- o sarcina laterala totala de 5000 t.

Rapoartele preliminare au remarcat cat de bine au rezistat cladirile impactului initial al aeronavei. Cu toate acestea, atunci cand se recunoaste ca turnurile au avut mai mult de 1.000 de ori masa aeronavei si au fost proiectate sa reziste unei sarcini de vant constante de 30 de ori greutatea aeronavei, aceasta capacitate de a rezista la impactul initial nu este deloc surprinzatoare.

In timp ce impactul aeronavei a distrus, fara indoiala, multi stalpi din WTC, numarul de coloane pierdute in impactul initial nu a fost mare, iar sarcinile au fost transferate la coloanele ramase. De importanta egala sau chiar mai mare a fost explozia, care a avut loc in timpul impactului. Focul ce a urmat a fost in mod clar principala cauza a prabusirii.

Rezistenta otelului la foc

Se stie ca otelul structural incepe sa se inmoaie in jurul temperaturii de 425 ° C. Si isi pierde aproximativ jumatate din rezistenta la 650 ° C. Dar chiar si o pierdere de 50% din rezistenta este inca insuficienta pentru a explica prabusirea WTC.

Problema suplimentara a fost o deformare a otelului la foc. Temperatura focului nu a fost uniforma peste tot. Avand in vedere expansiunea termica a otelului, o diferenta de temperatura de 150 ° C. De la un punct la altul va produce tensiuni reziduale la nivel de randament. Acest lucru a produs deformari in otelul structural. Astfel, cedarea otelului a fost cauzata de doi factori. Primul este, pierderea rezistentei din cauza temperaturii focului. Si al doilea este pierderea integritatii structurale datorate deformarii otelului supus unor temperaturile neuniforme.

World Trade Center nu a fost proiectat in mod defectuos. Niciun proiectant al WTC nu a anticipat, nici nu ar fi anticipat. Ca un cocktail Molotov de asemenea dimensiuni sa ajunga la unul dintre etajele cladirii. Zgarie-norii sunt proiectati sa reziste timp de trei ore unui incendiu, chiar daca sistemul de aspersoare nu functioneaza. Aceasta durata de timp ar trebui sa fie suficient de lunga pentru a evacua ocupantii imobilului. Turnurile WTC au rezistat mai putin decat s-a proiectat deoarece incarcatura de combustibil a fost atat de mare. Nu exista incendii normale intr-o cladire de birouri care ar acoperi 4.000 de metri patrati de spatiu in cateva secunde, cum s-a dezvoltat focul in WTC. De obicei, va dura pana la o ora sa se raspandeasca pe toata suprafata. Am avut de a face cu un foc foarte mare, care a progresat rapid.

Cele doua turnuri au cedat datorita impactului foarte puternic din urma incendiului

Aproape fiecare cladire mare are un design care permite pierderea unui element structural primar, cum ar fi un stalp. Cu toate acestea, atunci cand mai multi membri cedeaza, sarcinile in cele din urma afecteaza membrii adiacenti si prabusirea apare ca efect de domino.

Cum grinzile transversale ale celor doua etaje major afectate de incendiu au cedat. Si stalpii exteriori au inceput sa se deplaseze spre exterior. Etajele de deasupra lor, de asemenea, au cazut. Etajul de mai jos (cu capacitatea proiectata sa sustina 1300 t) nu a putut sprijini cele aproximativ 45.000 de tone prabusite de la etajele superioare. Acest lucru a cauzat efectul de domino care a dus la prabusirea cladirilor in zece secunde. Cu o viteza de aproximativ 200 de kilometri pe ora.

Sursa articol: http://www.tms.org/pubs/journals/jom/0112/eagar/eagar-0112.html