Зошто се срушија кулите на Светскиот трговски центар H-Metal
Колапс на кулите близначки Светски трговски центар (СТЦ) на 11 септември 2001 година, беше исто толку ненадејна, колку и драматична; целосното уништување на овие масивни згради ги шокираше скоро сите. Дури и денес, постојат широко распространети шпекулации дека зградите имале структурно дефицитарност, дека се стопиле челичните столбови или дека не успеала да работи пожарникарската опрема. За да го одделиме фактот од фантастиката, се обидовме да квантифицираме различни детали за колапсот.
Кулите беа дизајнирани и изградени од средината на 1960-тите до раните 1970-ти. Тие претставуваа нов пристап кон облакодери со фактот дека тие требаше да бидат многу лесни и да вклучуваат модуларни методи на градење, со цел да се забрза програмата и да се намалат трошоците.
Секоја кула имаше висина над 411 м над нивото на улицата и 21 м под ова ниво. Конструкциите имаа сооднос висина-ширина од 6,8. Вкупната тежина на конструкцијата беше околу 500 000 t, но притисокот на ветерот, наместо гравитационото оптоварување, доминираше во дизајнот. Зградата е огромно платно што мора да издржи ураган од 225 километри на час. Кулите на СТЦ се дизајнирани да издржат оптоварување на ветерот од 2 kPa - вкупно странично оптоварување од 5000 т.
Прелиминарните извештаи забележаа колку зградите го издржаа првичниот удар на леталото. Меѓутоа, кога ќе се препознае дека кулите биле повеќе од 1.000 пати поголема од тежината на леталото и биле дизајнирани да издржат постојан товар на ветерот од 30 пати поголем од тежината на авионот, оваа можност да го издржат првичното влијание воопшто не изненадува.
Додека ударот на авионот несомнено уништи многу столбови на СТЦ, бројот на изгубени колони при првичниот удар не беше голем и товарите беа пренесени на преостанатите колони. Од еднаква или уште поголема важност беше експлозијата, што се случи за време на ударот. Пожарот што следеше беше очигледно главната причина за несреќата.
Познато е дека структурен челик почнува да омекнува околу 425 ° C и губи околу половина од својата отпорност на 650 ° C. Но, дури и 50% загуба на отпор е сè уште недоволна за да се објасни колапсот на СТЦ.
Дополнителен проблем беше деформација на опожарениот челик. Температурата на пожарот не беше секаде униформа. Со оглед на термичката експанзија на челикот, температурната разлика од 150 ° C од една до друга точка ќе произведе преостанати напони на ниво на ефикасност. Ова произведе деформации во структурниот челик. Така, откажувањето на челикот беше предизвикано од два фактора: губење на силата како резултат на температурата на огнот и губење на структурниот интегритет поради деформација на челикот подложен на нерамни температури.
Светскиот трговски центар не е дизајниран погрешно. Ниту еден дизајнер на СТЦ не очекуваше, ниту ќе предвидеше молотов коктел со ваква големина на еден од подовите на зградата. Облакодерите се дизајнирани да издржат оган три часа, дури и ако системот за прскалки не работи. Ова време треба да биде доволно долго за да се евакуираат станарите во зградата. Кули на СТЦ тие траеја помалку отколку што беа предвидени затоа што товарот на гориво беше толку голем. Во канцелариска зграда нема нормални пожари што би зафатиле 4.000 квадратни метри простор за неколку секунди, како што се развиваше пожарот во СТЦ. Обично ќе треба да помине еден час да се прошири на целата површина. Имавме работа со многу голем пожар, кој напредуваше брзо.
Скоро секоја голема зграда има дизајн кој овозможува губење на примарен структурен елемент, како што е столб. Меѓутоа, кога повеќе членови попуштаат, задачите на крајот влијаат на соседните членови и колапсот се јавува како домино ефект.
Како попречни греди од двата ката најпогодени од пожарот попуштија и надворешните столбови почнаа да се движат нанадвор, паднаа и подовите над нив. Подот подолу (со капацитет дизајниран да издржи 1300 тони) не можеше да издржи приближно 45.000 тони што се срушија од горните катови. Ова предизвика домино ефект што предизвика згради да се срушат за десет секунди со брзина од околу 200 километри на час.