science >> Wetenschap > >> anders

Hoe was de bouw van het World Trade Center uniek?

De buitenmuren van de torens van het World Trade Center, badend in het zonlicht. Zie meer mooie skyline foto's. AbleStock.com/Thinkstock

Lang voordat het World Trade Center synoniem werd met de meest schadelijke terroristische aanslag in de Amerikaanse geschiedenis, het was een symbool van technische genialiteit. Na voltooiing in 1973, de twee torens die verrezen uit het 16-acre (64749,7 vierkante meter) complex bestaande uit zeven verschillende gebouwen in Lower Manhattan waren de hoogste gebouwen ter wereld. Maar de constructie van dergelijke mammoetstructuren had zijn uitdagingen.

De eerste grote uitdaging was de bouwplaats zelf. De locatie die voor het project is geselecteerd, aan de Lower West Side van Manhattan, was gebouwd op generaties stortplaatsen die in feite zo waren gegroeid en verdicht dat de Lower West Side van Manhattan zich had uitgebreid tot in de Hudson River. Om een solide basis van gesteente te bereiken, arbeiders moesten 70 voet (21,3 meter) graven. Maar vanwege de nabijheid van de rivier, er moest een barrière worden gecreëerd die zou voorkomen dat het uitgegraven deel van de stad zo snel met water zou worden gevuld als de aarde werd verwijderd.

Het antwoord was iets dat bekend werd als de slurry-greppelmethode. Een diep in de grond gegraven greppel werd gevuld met een slurrymengsel gemaakt van water en een expanderende klei die bekend staat als bentoniet. Deze slurry was dichter dan het omringende vuil, zodat de sloot niet instortte. Eenmaal gevuld met het mengsel, een stalen kooi werd erin gedropt die 25 ton woog en zich uitstrekte tot een hoogte van zeven verdiepingen. Vervolgens werd beton in de greppel gestort. Omdat het beton zwaarder was dan de slurry, het dwong het kleimengsel naar buiten en verhardde rond de kooi, het maken van een deel van een ondergrondse muur. Werknemers gingen vervolgens naar het volgende gedeelte. Toen de muur klaar was, het vormen van wat bekend werd als de "badkuip, " de rest van de aarde werd van binnenuit verwijderd zonder gevaar voor overstroming van de nieuw geopende ruimte.

Een andere zorg die uniek was voor de bouw van het World Trade Center was het feit dat de PATH-forenzenspoorlijn direct door het midden van de bouwplaats liep. In plaats van de dienst te onderbreken, ingenieurs ontwierpen een beschermende wieg voor de ondergrondse lijn en als resultaat, de trein reed het hele project door, 130 dragen, 000 passagiers per dag [bron:911veritas].

Hoe was het World Trade Center uniek?

Er waren twee belangrijke factoren die de twee belangrijkste torens van het World Trade Center sterk onderscheidden van alles wat vóór hen was gebouwd:hun muren en hun liften.

Voorafgaand aan de bouw van de Twin Towers, wolkenkrabbers zijn ontworpen om zichzelf te ondersteunen door middel van grote interne kolommen op een onderlinge afstand van ongeveer 9 meter, die de stroom van binnenruimte onderbrak. Voor dit project is echter de ingenieurs kwamen met een andere oplossing - de buitenmuren zelf zouden het grootste deel van de structuur ondersteunen, en ze zouden een boost krijgen van een enkele kolom met balken in het midden.

Dit zorgde voor een veel opener plan op elke verdieping van het gebouw, die niet alleen esthetische waarde had, maar ook financiële waarde had - hoe meer vloeroppervlak, hoe hoger de huur die de eigenaren van de gebouwen konden innen.

Toevoegen aan het creëren van open plattegronden was het ontwerp van de liften. Een klassiek probleem bij wolkenkrabbers is dat naarmate gebouwen groter worden, het aantal bewoners neemt toe. Met meer inwoners er zijn meer liftschachten nodig. Maar hoe meer liftschachten er zijn, hoe minder vloeroppervlak er is voor huurders.

Dit probleem werd opgelost bij de bouw van de Twin Towers door het gebruik van expres- en lokale liften. Op vrijwel dezelfde manier werkte het metrosysteem van New York City, expresliften zouden passagiers naar "skylobby's" brengen die op verschillende verdiepingen door het hele gebouw zijn geplaatst, waar ze dan van boord zouden gaan en overstappen op lokale liften om naar hun gewenste verdieping te gaan. Door het gebruik van dit systeem is het aantal benodigde liftschachten gehalveerd, waardoor waardevolle vloeroppervlakte behouden blijft.

Unieke baan, Uniek gereedschap

Niet alleen was de bouw van het World Trade Center uniek, maar de gereedschappen die werden gebruikt om het te bouwen waren dat ook. Om het hoogste gebouw ter wereld te bouwen, "kangoeroekranen" werden uit Australië overgebracht. Deze machtige bouwmachines konden zichzelf oprichten door het gebruik van zware hydrauliek, in feite meegroeien met het gebouw zelf. De bouw van de Twin Towers markeert de eerste keer dat dergelijke kranen in Amerika werden gebruikt.

Ontwerp en materialen van het World Trade Center

Het ontwerp van de Twin Towers wordt vaak een "buis in een buis, " verwijzend naar het feit dat het hele gewicht van het gebouw werd gedragen door de buitenmuren en een interne kolom. de buitenmuren van een wolkenkrabber werden vliesgevels genoemd - er werd niet op vertrouwd voor sterkte, dus het was niet noodzakelijk dat er superstevige materialen voor werden gebruikt.

Maar voor torens één en twee, de buitenmuren zouden niet alleen het gewicht van de binnenvloeren dragen, maar ze zouden ook een enorme druk van de wind moeten weerstaan. Omdat de externe "buis" van elke toren was geperforeerd met openingen voor ramen, het hele web van staal kan verschuiven bij harde wind, het overbrengen van de belasting van de loefzijde naar de lijzijde van de gebouwen door middel van iets dat bekend staat als Vierendeel-actie [bron:FEMA].

Voor de kolommen die de muren vormden, een mengsel van 12 verschillende staalsoorten met vloeigrens tussen 42, 000 pond per vierkante inch (psi) en 100, 000 psi werden gebruikt, terwijl de binnenkolommen bestonden uit een staal dat bekend staat als A36, een aanduiding die betekende dat het een vloeigrens van 36 had, 000 psi. De dikte van deze kolommen varieerde ook - van zo dun als 0,25 inch (6,35 millimeter) aan de bovenkant van het gebouw tot zo dik als 4 inch (10,16 centimeter) aan de basis [bron:FEMA]. In alles, 200, 000 ton supersterk staal (dat onlangs in 1968 beschikbaar was gekomen) werd gebruikt om de twee torens te maken [bron:Gayle].

Net binnen de muren, om ongeveer 10, 000 locaties in elke toren, visco-elastische dempers werden geïnstalleerd [bron:FEMA]. Dit waren in feite grote schokdempers die konden buigen met winddruk en vervolgens konden terugkeren naar hun oorspronkelijke vorm. Omdat de torens zijn ontworpen om te zwaaien en zich aan te passen aan de wind, deze dempers hielpen de impact van deze beweging op de inzittenden te verminderen. Het was de eerste keer dat deze technologie ooit in een hoogbouw werd gebruikt [bron:FEMA].

De vloeren die tussen de ondersteunende muren en de binnenkolommen stroomden, waren gemaakt van 0,5 inch (1,27 centimeter) dikke stalen platen bedekt met 4 inch (10,2 centimeter) lichtgewicht beton.

Algemeen, 425, 000 kubieke meter (324935,8 kubieke meter) beton werd gestort, 43, 600 ramen werden geïnstalleerd, 12, 000 mijl (19312.1 kilometer) elektrische kabels werden gelegd en 198 mijl (318,6 kilometer) verwarmingskanalen werden geïnstalleerd [bron:Ross] om de twee majestueuze torens te creëren die de skyline van Manhattan gedurende 30 jaar hielpen bepalen.

Veel meer informatie

bronnen

911veritas. "Het bouwen van het World Trade Center." Havenbedrijf van New York en New Jersey via YouTube. (8 september, 2011) http://www.youtube.com/watch?v=__gUjUv1vvw
Buyukozturk, Franz-Josef Ulm en Oral. "Materialen en structuur." Massachusetts Institute of Technology (8 september, 2011)
Eaar, Christopher Musso en Thomas. "Waarom stortte het World Trade Center in? Wetenschap, Engineering en speculatie." JOM. 2001. (8 september, 2011) http://www.tms.org/pubs/journals/JOM/0112/Eagar/Eagar-0112.html#ref5
FEMA. "World Trade Center Building Performance Study:gegevensverzameling, Voorlopige opmerkingen, en aanbevelingen." September 2002. (8 september, 2011)
Gayle, Frank W., et al. "Het constructiestaal van de torens van het World Trade Center." Geavanceerde materialen en processen." 1 oktober 2004. (8 september, 2011) http://www.highbeam.com/doc/1G1-123583397.html
Roos, David Johnson en Shmuel. "World Trade Center History:Magnificent Buildings Graced Skyline." info alsjeblieft. (8 september, 2011) http://www.infoplease.com/spot/wtc1.html
Het Wolkenkrabbermuseum. "Wereldhandelscentrum." (8 september, 2011) http://www.skyscraper.org/EXHIBITIONS/BIG_BUILDINGS/CONTENT/jumbos/j_09.htm
Tyson, Pieter. "Twin Towers van innovatie." Nieuw. 30 april 2002. (8 september, 2011) http://www.pbs.org/wgbh/nova/tech/twin-towers-of-innovation.html
Verenigde Staten Search and Rescue Task Force. "Word Trade Center-ramp." (8 september, 2011) http://www.ussartf.org/world_trade_center_disaster.htm