Proč spadly věže WTC

Dodnes, i přes značné snahy veřejnosti vysvětlit důvody pádu obou věží WTC, mají konspirační teorie obsáhlou základnu lidí podporujících nesmyslné teorie. Pojďme si ukázat, proč došlo k pádu věží, a proč způsobem pádu vypadající jako řízená demolice.

Historie

V roce 1939 se v New Yorku konala světová výstava, která zahrnovala expozici nesoucí název World Trade Center věnovanou konceptu světového míru prostřednictvím obchodu. O sedm let později, Winthrop W. Aldrich, jeden z organizátorů výstavy, navrhl stálou obchodní expozici se sídlem v New Yorku. Nicméně průzkum naznačil, že modernizace přístavu by městu přineslo větší prospěch, a tak byl plán stavby obchodního centra zrušen. Projekt mohl být úspěšný pouze tehdy, kdyby se do něj zapojilo nejméně 4800 největších společností v USA, ale pro nedostatečnou poptávku by byl projekt ztrátový.

Ve čtyřicátých letech minulého století se stal Austin J. Tobin výkonným ředitelem Port Authority of New York a New Jersey a započal třicetiletou kariéru, během níž dohlížel na plánování a rozvoj Světového Obchodního centra. Spojené státy po konci druhé světové války ekonomicky prosperovaly a mezinárodní obchod vzkvétal. Světové obchodní centrum mělo zvýšit roli města New York v transatlantickém obchodu, a tak v roce 1946 schválila New York State Legislature zákon, který požadoval zřízení obchodního centra. Ale jak již víme, v roce 1949 byl tento projekt zrušen. New York měl celkově problém i s přístupem. Radní téměř neměli žádné slovo a na jejich návrhy WTC nikdo nebral ohled, což výrazně prodloužilo délku realizace projektu.

Aldrichův synovec, David Rockefeller, nezapomněl na koncept výstavby obchodního centra, a rozhodl se nápad oživit. V roce 1959 založil asociaci Downtown-Lower Manhattan Association, která plánovala komplex za 250 milionů dolarů v blízkosti rybího trhu Fulton, včetně jedné 70 podlažní kancelářské věže a několik menších budov.

Díky nosnosti vnějších sloupů mohly být kanceláře vzdušné bez sloupů.

Přístavní úřad rozhodl, že obchodní centrum nahradí nejvyšší budovu světa Empire State Building. Architekt Minoru Yamasaki navrhl dvě věže s počtem 110 podlaží. Existovalo i mnoho jiných dřívějších plánů, které se během let měnily s rostoucím sebevědomím developerů. Na začátku byl nápad na výrazně nižší mrakodrap, poté přišla úvaha nad vyšším mrakodrapem, který by disponoval restauracemi, obchody, divadlem i kinem a hotelem ve vrchní části. K takové realizaci ale nikdy nedošlo. Obě věže byly postaveny z 200 000 kusů oceli o pevnosti 36 až 100 KSI, bylo použito téměř 5000 kilometrů vodičů, na stavbu se využilo 425 000 metrů krychlových betonu, 40 000 dveří nebo 43 600 oken, což s původními plány mělo pramálo společného.

Snaha o moderní experiment

              Architekt věží, Yamasaki, spolupracoval se stavebními inženýry na revolučním designu. Do té doby se běžně používala ocelová konstrukce. Nosné jádro se skládalo z ocelové konstrukce, na kterou se zavěsil materiál, většinou betonové prefabrikáty. S rostoucí výškou budovy se vzdálenost mezi podpůrnými členy musí zmenšovat. To vede k dalšímu navýšení množství materiálu, které musí být podepřeno. Jedná se o neefektivní a nehospodárný konstrukční systém pro budovy vyšší 40 podlaží, protože podlahová plocha je snížena kvůli množství podpěrných sloupů.

              Budovy Světového obchodního centra měly ocelobetonovou konstrukci skládající se ze sloupů, z příhradových nosníků a z ocelobetonových desek. Desky byly taktéž prefabrikátem, jehož spodní částí byl plech, na který se po umístění na nosník nalil beton o tloušťce 10 centimetrů. Ve vrchní části věží se nacházela deštníková konstrukce jinak zvaná „trámový klobouk“, která měla za úkol propojit vnější konstrukci s vnitřní. Věže byly navrženy tak, aby nájemcům budovy poskytovaly otevřené prostory bez sloupů a stěn. Jediné stěny oddělovaly otevřené podlaží od ocelobetonového jádra, a to sádrokartonovými deskami.

Restaurace ve vrchní části WTC.

Konstrukce pláště měla podobu bloků o velikosti 356 x 356 mm. Bloky se skládaly z dutých ocelových sloupů, z parapetních plechů a z příložek se čtyřmi nebo šesti šrouby. Bloky do sebe zapadaly a jejich vznik podnítila snaha o zrychlení stavby a snížení ceny. Tento modulový konstrukční prvek byl vyráběn mimo stavbu po celé zemi, protože už samotná stavba zabírala enormní množství plochy. Za pomocí jeřábu se přivezený prefabrikát umístil na jiný prefabrikát a spoj se svařil. Díky tomu došlo k výraznému snížení počtu svárů. Novinkou konstrukčního řešení bylo to, že nejenom jádro, ale i vnější plášť byl nosnou složkou. 244 ocelových sloupů, které od sebe byly vzdáleny zhruba 60 centimetrů, nesly okolo 40 % celkové váhy věží.

Vnitřní jádrová konstrukce byla tvořena 47 speciálními ocelovými sloupy, které nesly 60 % váhy věží. Jádro bylo natolik silné, že raritní záběry z pádu budov ukazují, že část jádra se zřítila až o několik sekund později oproti vnějšímu plášti a pater. Jenom počet 97 výtahů na budovu je úctyhodné. Na samotném parapetním plechu se nacházely příložky, na které se umisťovaly ocelobetonové nosníky. Nacházely se zde i tlumiče kotvené dvěma šrouby M16 na úložném plechu. To pro případ, kdyby došlo k vyvinutí vodorovných sil.

Ocelobetonové nosníky měly vermikulito-cementové nástřiky o tloušťce 15 mm až 30 mm. Vermikulit je nerost, který se ve stavebnictví používá k izolaci proti požáru. Nástřik byl velmi křehký, ale z revizních zpráv vyplývá, že byl kvalitně proveden. Je ale pochopitelné, vzhledem k obtížnosti nástřiku táhel u nosníků, že některá místa neměla stoprocentní ochranu. Rok před útokem také došlo k částečné opravě. I přes to dle mnohých vyšetřovatelů došlo nehodou letadla k odstranění nástřiku na místě nehody, a tudíž byly nosníky znatelně zranitelnější vůči požáru.

Zajímavostí je, že původně byl použit azbestový nástřik. V roce 1971 zakázalo město New York používat azbest z obav o zdraví občanů, takže azbestová ochrana se nacházela jenom v několika desítkách pater. Podle mnohých odborníků ale právě azbestová ochrana mohla zachránit mnoho životů během osudového dne teroristického útoku. Azbestová ochrana by dokázala zpomalit požár a deformaci ocele až o čtyři hodiny, a v té době by požár již nedosahoval takových rozměrů, aby nemohlo dojít k evakuaci přes střechu. Zásadním problémem evakuace lidí ze střechy byl nesmírný proud žáru a kouře. I za normálních okolností, když hodíte minci z mrakodrapu, tak poletí nahoru. V případě WTC se mluví, že helikoptérám by se nejspíše začala tavit vrtule nebo selhal motor, který by nasál nečistoty.

Kerosin

              Během nárazu do budovy bylo v letadle asi 40 tun paliva. Viditelné vzplanutí před WTC 2 spotřebovalo zhruba 4 až 11 tun paliva a zbývající palivo z jedné poloviny zůstalo na zasažených podlažích, a z druhé poloviny proteklo šachtami do dolních podlaží. Letecké palivo v dolních podlažích dokumentují hasiči, kteří v přízemí budovy cítili kerosin. Palivo vyhořelo během prvních pěti minut a zbývající dvě hodiny byl oheň živen z kancelářského materiálu. Z viditelného oblaku kouře lze různými modely dojít k závěru, že v budově vznikl požár o teplotě 1000 °C.

Velikost impaktu letadla na vnější plášť.

              V oblasti nárazu letadla se nacházelo zhruba 60 kg na 1 m2 hořlavého materiálu. Z experimentů vyplývá, že ve standartních administrativních budovách požár dosahuje 1000 °C. Konstrukční ocel mění svou pevnost již při teplotě 500 až 550 °C, a to pod 50 % normové hodnoty. V místech zásahu dosahovala teplota minimálně 700 °C nejméně po dobu po dobu 50 až 100 minut, což má drastický vliv na plastické vlastnosti oceli. Co se týče protipožárního systému, po impaktu letadel došlo k přerušení přívodu vody do sprinklerů, takže nedošlo k hašení požáru.

Co způsobí požár a náraz

              Odhaduje se, že tepelný výkon z požárů věží byl srovnatelný s energií vyrobenou ve veliké elektrárně. Během požáru v budovách s ocelobetonovým skeletem může dojít k poruše nosníků, přípojů nebo sloupů. Může dojít k průhybu nosníků nebo betonové desky. Následkem porušení betonové desky by nemělo dojít ke kolapsu, ale může dojít k dalšímu šíření požáru. Za to sloupy jsou nejcitlivějším prvkem mající vliv na integritu budovy. Jestliže dojde k požáru, který oslabí sloup, může dojít k jeho deformaci.

Boulení sloupů má vliv na rozložení vnitřních sil na další sloupy a může dojít k jejich přetížení. Efektem poté může být zkrácení patra, zejména u betonových sloupů. To znamená, že budova přijde o patro, ale ještě to nutně neznamená kolaps budovy. Nutno podotknout, že samotný náraz letadla do budovy, který na vnějším plášti vytvořil poměrně veliký otvor, měl vliv na to, že z veliké části byl vnější plášť zatížen sám sebou kvůli kompenzaci ztráty prefabrikátů z místa nárazu.

Nárazem letadel ihned došlo ke značné ztrátě významných nosných sloupů.  U WTC 1 se nárazem silně zničilo nebo přerazilo 13 % sloupů jádra a 15 % všech obvodových sloupů. U druhé věže se přerušilo nebo silně zdeformovalo zhruba 21 % sloupů jádra a 14 % obvodových sloupů. Před nárazem ale vládlo téměř bezvětří, a tak nosné prvky byly namáhány jenom z jedné třetiny. Po nárazu došlo k dobré redistribuci vnitřních sil a samotný náraz by nejspíše nezpůsobil kolaps budov.

Pokud se ale požár šíří svisle, například skrze šlehající plameny okny do dalších pater, může dojít k prostorovému zřícení. K zřícení dojde tehdy, kdy požár napřed rozpíná nosník a poté jej zmenšuje, čímž způsobí namáhání styčníku. Může dojít ke zřícení nosníku, požár se poté šíří do dalšího podlaží, kde může dojít ke stejnému jevu. Pád nosníku může porušit dolní přípoj, může dojít pádu patra na patro, které opět spadne. Tím dojde u sloupu k zvětšení vzpěrné délky, což může mít za následek prostorové zřícení, protože sloup se nemá o co opřít. Na to slouží právě připojená patra, která svým zřícením destabilizuje sloup.

Bez boční podpory sloupy padaly laterálně směrem ven, v některých případech až 152 metrů od budovy. Horký vzduch z požáru oslabí ocelový trám, který se prohne a tlačí sloup, ke kterému je nosník připojen, takovou silou, až sloup praskne nebo se zdeformuje – u vlivu žáru na ocel mluvíme o tečení oceli za vysokých teplot. Poté dojde ke kolapsu téměř rychlostí volného pádu. Pád budov dosahoval rychlosti zhruba 200 km/h.

Výpočty prostorového zhroucení u WTC 1 odpovídají některým zjištěním – lze zahlédnout naklonění jižní stěny, budova se zřítila po 102 minutách po nárazu letadla, což odpovídá výpočtům následků požáru v administrativních budovách a na 98 podlaží lze vidět naklonění a boulení sloupů. Výpočet z 80 minuty od nárazu letadla do WTC 1 ukazuje, že na každý sloup v podlažích 95 až 99 působí vodorovná síla 27kN, což vedlo k deformaci sloupů o 0,79 metrů směrem do budovy. U druhé věže ve 20 minutě došlo k vyboulení sloupu dovnitř budovy o 0,24 metrů, v 50 minutě už se sloupy vyboulily téměř o metr. Zatímco vnitřní konstrukce byla zahřívána rovnoměrně, tak obvodové sloupy byly vystaveny žáru jenom z vnitřní části, a tudíž docházelo k častějším příčným deformacím.

Jeden z největších konspiračních argumentů, že se věže hroutí do sebe jako při řízené demolici, je tímto vyvrácen. Budova nemá sílu na to, aby se zhroutila jinak než do sebe. Na druhou stranu lze pozorovat u WTC 2, že vrchní část budovy padá v náklonu, ale opět hroutí budovu pod sebou do sebe. Další konspirační teorií bylo, že budova pod místem nárazu měla zadržet pád. Mrakodrapy ale nebyly navržené tak, aby utlumily pád tolika pater o veliké hmotnosti.

Tlak padající vrchní části budovy 30x převýšil pevnost materiálu pod bodem nárazu. Věže nebyly navrženy ani na impakt letadla většího než Boeing 707. V dobách návrhu výškových budov se nepočítalo s možností, že se letadla budou nadále masivně zvětšovat, ale počítalo se s nárazem. Již dříve došlo v New Yorku dvěma nárazům letadla do mrakodrapu. Jak jsme si výše popsali, samotný náraz by nejspíše nezpůsobil kolaps budov, ale množství kerosinu v tak velikém letadle a množství hořlavého materiálu ve věžích ano.

Co se týče pádů patra na patro, vyvrací to další konspirační teorii. Na několika videích lze zahlédnout prach letící velikou silou z budovy ještě před tím, než tam dorazí padající vrchní část budovy. To proto, že patra se zhroutila dříve, než vnější obal budovy a tlak horkého vzduchu z pádu vytlačil prach betonu z oken.

Několik dní po pádu věží.

Závěrem lze dodat, že budovy by nejspíše zvládly impakt obou letadel, v případě neprotečení kerosinu do dalších pater, kde došlo k dalším požárům, by nosná konstrukce nebyla natolik oslabena, aby nedošlo k pádu. Kdyby v místech požárů byl azbestový nástřik, možná by se požár zpomalil o několik hodin a nedošlo by k takovým deformacím ocele. Nicméně se tak nestalo a nezbývá než se ponaučit do budoucna. Nezbývá také dodat, že by lidé neměli propadat myšlenkám konspiračních teorií.

Mnohé konspirační teorie reflektují neznalost jejich autorů. Vzhledem k tomu, že došlo pár dní po teroristickém útoku k prvním vysvětlením a k matematickým výpočtům, které se postupem času měnily a zpřesňovaly, a vzhledem k celkové obtížnosti komplexně vysvětlit celý pád (který trval několik let), je jisté, že se objeví konspirační teorie. Ty nicméně sází na nechuť lidí si dohledat a dát dohromady informace. Z několika svědectví známe i případy, kdy někteří hasiči tvrdili, že v tak rozsáhlém strukturálním poničení budovy musejí spadnout. I když si mysleli, že to nebude tak rychlé, i jako technickým laikům, kteří za svůj život viděli ale mnoho podobných pádů, připadal stav budov na zhroucení.

Hater Napsal:

Okomentujte článek jako první

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *