Zawalenie się wież World Trade Center (WTC) 11 września 2001 roku było ważnym wydarzeniem w historii USA. Wywołało wiele teorii i badań.
Budynki zostały zbudowane ze stali i betonu, a ich konstrukcja była w tamtych czasach rewolucyjna. Oba zostały zaprojektowane tak, by przetrwać uderzenia samolotów.
1. Uderzenia samolotów
We wrześniu 2001 roku dwa porwane odrzutowce komercyjne wleciały w wieże World Trade Center (WTC) w Nowym Jorku. Powstałe w wyniku tego pożary spłonęły wewnątrz budynków i spowodowały ich zawalenie.
Analiza przeprowadzona przez FEMA i National Institute of Standards and Technology wykazała, że same uderzenia samolotów nie spowodowały zawalenia się WTC, ale były raczej wynikiem pożarów trawiących budynki.
Pożary zostały wzniecone przez paliwo lotnicze rozpylone na duże kule ognia, które szybko pochłonęły cały dostępny tlen. Pozostały tlen został gwałtownie wypchnięty z pożarów do mniej gorących części budynków lub do pęknięć w ścianach zewnętrznych budynku.
W wyniku tych pożarów połączenia na piętrach najbardziej zniszczonych wież ustąpiły, a kolumny ścian obwodowych zaczęły się wyginać na zewnątrz. W ciągu dziesięciu sekund wieże runęły na ziemię.
2. Pożary
Kiedy samoloty uderzyły w WTC, wysłały kulę ognia, która szybko rozprzestrzeniła się na wiele pięter. Pożary pochłonęły papier, meble, dywany i komputery we wszystkich zaatakowanych pomieszczeniach.
Powstałe w ten sposób pożary osłabiły stalowy rdzeń konstrukcyjny do tego stopnia, że nie był on już w stanie utrzymać swojej nośności. W wyniku pożarów osłabieniu uległy także zewnętrzne kolumny obwodowe budynku, co spowodowało ich wygięcie na zewnątrz.
Analizując czas potrzebny do rozpoczęcia zawalenia, NIST odkrył, że czas, w którym pożary dotarły do krytycznych miejsc w każdej z wież (56 minut przed 2 WTC i 102 minuty przed 1 WTC), był bezpośrednią funkcją ilości uszkodzeń strukturalnych i tempa rozprzestrzeniania się pożarów. Innymi słowy, pożary były silnym czynnikiem decydującym o zawaleniu się obu wież.
3. Uszkodzenia strukturalne
Wieże WTC zostały zbudowane z wykorzystaniem przełomowej w tamtych czasach konstrukcji stalowo-betonowej. Budynki były w stanie wytrzymać rozległe uszkodzenia spowodowane uderzeniem samolotu i pożarami.
Uderzenie samolotu spowodowało zniszczenia, które przecięły ściany zewnętrzne, usuwając materiał ogniotrwały i powodując ogromne uszkodzenia wnętrza. Wynikające z tego uszkodzenia spowodowały ugięcie się podłóg i odłączenie ich od rdzenia.
Spowodowało to boczny nacisk ziemi, który zaczął wymuszać poluzowanie ram stropów i połączeń, co w końcu spowodowało wyboczenie się słupów. Uginające się stropy przeniosły obciążenie na stropy powyżej, powodując ich zawalenie się.
Jest to ekstremalny przykład tego, jak szybko może postępować uszkodzenie konstrukcji budynku i powodować różne problemy. Ważne jest, żeby zająć się wszelkimi problemami jak najszybciej, żeby szkody nie pogłębiły się i nie doprowadziły do dodatkowych strat materialnych.
4. Awaria strukturalna
Awaria strukturalna występuje wtedy, kiedy budynek nie wytrzymuje normalnych obciążeń wynikających z codziennego użytkowania. Ten rodzaj awarii może być spowodowany wieloma różnymi czynnikami, w tym błędami konstrukcyjnymi lub wadliwymi materiałami.
Inżynierowie budowlani badają wydarzenia takie jak zawalenie się WTC, aby dowiedzieć się, jak zapobiegać podobnym problemom w przyszłości. Ta wiedza pomaga im budować lepsze konstrukcje, które są bezpieczne w codziennym użytkowaniu, a także przetrwają, gdy zostaną uszkodzone.
Zawalenie się WTC rozpoczęło się, gdy intensywne pożary zapaliły się w górnych piętrach i osłabiły kluczowe belki i kolumny. Pożary te stopiły również niektóre elementy konstrukcyjne, takie jak stalowe kraty, które usztywniały ściany zewnętrzne.
