science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe het World Trade Center werkte

De Twin Towers van het World Trade Center waren echte originelen -- hun geschiedenis is er een van innovatie, doorzettingsvermogen en grootse ideeën. Zie meer mooie skyline foto's. Foto met dank aan Glas, Staal en steen

Als we terugkijken op 11 september, 2001, we denken vooral aan mensen. We rouwen om de slachtoffers van de aanslagen, we leven mee met hun families, we eren de reddingswerkers, en we reflecteren op onze eigen ervaring. Tegelijkertijd, we herinneren ons alle technologie van die dag -- de vliegtuigen die de kapers gebruikten als vliegende bommen, de gebouwen die ze hebben beschadigd en vernietigd, en het zware materieel dat werd gebruikt bij de massale reddings- en opruimactie. Zoals talloze gebeurtenissen in de geschiedenis, de aanslagen van 11 september waren een verpletterend netwerk van mens en machine.

De meest prominente technologie van die dag, natuurlijk, was het World Trade Center-complex. Na de aanval, de Twin Towers van het WTC symboliseerden niet alleen de dag zelf, maar ook een collectieve emotie van mensen over de hele wereld.

In dit artikel, we herinneren ons de Twin Towers voor alles wat ze waren:een opmerkelijke technologische prestatie, een weergave van een ideaal, en, uiteindelijk, een onthutsende herinnering aan onze eigen kwetsbaarheid. Bij het herinneren van deze trotse structuur, we eren de geest waarin het is gebouwd, en we herdenken de slachtoffers van de aanslagen.

Oorsprong

Het oorspronkelijke idee voor een wereldhandelscentrum in New York wordt over het algemeen toegeschreven aan: David Rockefeller , een van de vele kleinzonen van industrieel John D. Rockefeller. In feite, het idee werd kort na de Tweede Wereldoorlog voorgesteld, een decennium voordat Rockefeller ooit betrokken raakte, maar hij was degene die de bal aan het rollen bracht.

In de jaren '50 en '60, terwijl hij voorzitter was van Chase Manhattan Bank, Rockefeller was toegewijd aan het revitaliseren van Lower Manhattan. Met nieuwbouw hoopte hij het gebied nieuw leven in te blazen, op dezelfde manier als zijn vader midtown Manhattan in de jaren dertig nieuw leven inblies met Rockefeller Center. Als onderdeel van zijn plan, David Rockefeller stelde een complex voor dat gewijd is aan internationale handel, te bouwen aan de oostkant van Wall Street. Rockefeller geloofde dat het handelscentrum, waaronder kantoor- en hotelruimte, een tentoonstellingsruimte, een effecten- en wisselcentrum en talrijke winkels, zou precies het ding zijn om de economische groei in het gebied te stimuleren.

De dreigende Twin Towers gingen veel verder dan de oorspronkelijke concepten voor het WTC. Foto met dank aan NARA

Tegen de jaren zestig, hij had zeker iets te winnen bij het WTC-project. Hij had net de dure Chase Manhattan Bank-toren van 60 verdiepingen in het financiële district neergezet, en wilde de waarde van de investering van de bank verhogen. Maar hij werd ook gedreven door de geest van internationale eenheid. Een wereldhandelscentrum zou mensen van over de hele wereld samenbrengen, een nobel ideaal in de decennia na de Tweede Wereldoorlog.

Met de hulp van zijn broer, Nelson Rockefeller, de toenmalige gouverneur van de staat New York, David Rockefeller heeft De autoriteit van de haven van New York betrokken. De havenautoriteit van New York, nu bekend als het Havenbedrijf van New York en New Jersey, is een overheidsinstelling die leiding geeft aan openbare projecten in het havengebied van New York en New Jersey. Hoewel het Havenbedrijf een publieke organisatie is, het functioneert als een particuliere onderneming -- het brengt zijn "klanten" rechtstreeks in rekening en profiteert van investeringen, in plaats van belastinggeld aan te nemen.

Sinds de oprichting in 1921, het Havenbedrijf was vooral bezig met bruggen, tunnels, luchthavens en busvervoer. Het had nog nooit iets ondernomen in de buurt van de schaal van het World Trade Center, maar niettemin, de organisatie was de meest logische keuze om het project te leiden. Het had de zeldzame combinatie van connecties met de overheid, diverse bronnen en de kracht van een eminente domein.

Rockefeller gaf in 1958 opdracht tot vroege ontwerpen voor het WTC, het Havenbedrijf raakte in 1960 betrokken, en de eerste plannen werden in 1961 openbaar gemaakt. Daarna ging het aanzienlijk langzamer. Voor jaren, het Havenbedrijf ploeterde door fiscale problemen, public relations-debacles en juridisch getouwtrek, om nog maar te zwijgen van de impopulaire taak om de honderden bedrijven en huizen op de bouwplaats te ontruimen.

Met alle onderhandelingen en logistieke conflicten, opgravingen begonnen pas in 1966. Tegen die tijd waren het ontwerp en de omvang van het project waren volledig veranderd, zoals we in het volgende gedeelte zullen zien.

Inhoud
  1. De metro van het World Trade Center
  2. World Trade Center-liften
  3. De badkuip van het World Trade Center
  4. Bouw World Trade Center
  5. Het leven van het World Trade Center
  6. 11 sept., 2001
  7. De brand van het World Trade Center
  8. De nasleep van 9/11

De metro van het World Trade Center

De torens van het World Trade Center hadden een innovatief "buis"-ontwerp, met een perimeter draagstructuur verbonden met een centrale kernstructuur met horizontale vloerspanten.

Het uiteindelijke ontwerp voor het WTC was een groepsinspanning, het samenbrengen van het werk van tientallen architecten, bouwkundig ingenieurs en managers, onder leiding van enkele vooraanstaande talenten. Het Havenbedrijf Guy Tozzoli selecteerde het uiteindelijke team en begeleidde het gehele ontwerp- en bouwproces; de hoofdarchitect van het project, Minoru Yamasaki , bedacht het twin towers-concept, evenals de basisindeling voor de rest van het complex; bouwkundig ingenieurs Leslie Robertson en John Skilling bedacht hoe je de torens kon laten staan.

Het uiteindelijke complex bestond uit zeven gebouwen, gedomineerd door de dubbele torens van 110 verdiepingen die meer dan 1 oprijzen 360 voet (415 meter) boven een open plein. Het monumentale torenontwerp was vernieuwend, ambitieus en bedrieglijk eenvoudig.

Op het moment van de bouw, de meeste nieuwe wolkenkrabbers werden gebouwd rond stalen skeletten in rasterstijl. Bij dit ontwerp is de draagconstructie is verspreid over het hele gebouw. Metalen balken zijn van begin tot eind geklonken om verticale kolommen te vormen, en op elke verdieping, deze verticale kolommen zijn verbonden met horizontale liggerbalken. De steunkolommen zijn allemaal intern, de buitenkant van het gebouw hoeft dus niets anders te dragen dan zijn eigen gewicht. deze buitenste vliesgevels kan van bijna alles gemaakt worden, inclusief gewoon glas.

Het WTC-team pakte het iets anders aan. Ze besloten om lange "buizen te bouwen, " waar alle steunkolommen rond de buitenkant van het gebouw en in de centrale kern van het gebouw zouden zijn. elke toren was een doos in een doos, verbonden door horizontale spanten op elke verdieping.

De buitenste doos, het meten van 208 voet bij 208 voet (63x63 m), bestond uit 14 inch (36 cm) brede stalen kolommen, 59 per gevel, op een onderlinge afstand van iets meer dan 1 meter (3 voet). Op elke verdieping boven het pleinniveau, de ruimtes tussen de kolommen huisvestte 22-inch (56 cm) ramen. Yamasaki, die een uitgesproken hoogtevrees had, vond dat de kleine ramen het gebouw veiliger maakten. De kolommen waren bedekt met aluminium, waardoor de torens een kenmerkende zilveren kleur krijgen. De binnendoos in de kern van elke toren was ongeveer 135 voet bij 85 voet (41x26 m). De 47 zware stalen kolommen omringden een grote open ruimte met liften, trappenhuizen en toiletten.

Dit ontwerp had twee grote voordelen. Allereerst, het gaf het gebouw opmerkelijke stabiliteit. Naast het dragen van een deel van de verticale belasting (het gewicht van het gebouw), de buitenste stalen kolommen ondersteunden alle horizontale krachten die op de toren inwerkten (de kracht van de wind). Dit betekende dat de binnenste draagconstructie volledig was gewijd aan de enorme verticale belastingen.

Ten tweede, het buisontwerp zorgde voor geweldig onroerend goed. Met de draagconstructie verplaatst naar de zijkanten en het midden van het gebouw, het was niet nodig om grote kolommen op elke verdieping te plaatsen. Klanten konden de beschikbare ruimte configureren, ongeveer 3/4 hectare per verdieping, hoe ze ook wilden.

De verticale steunkolommen in de kern van het gebouw gingen helemaal naar beneden onder de onderste verdieping, door de kelderconstructie, naar de spreiden structuur onder de grond. In het ontwerp met gespreide voeten, elke steunkolom rust direct op een gietijzeren plaat, die bovenop een zit rooster . Het rooster is in feite een stapel horizontale stalen balken, naast elkaar bekleed in twee of meer lagen (zie onderstaande afbeelding). Het rooster rust op een dikke betonnen plaat die op de vaste stof is gegoten fundament diep ondergrond. Deze piramidevorm verdeelt het geconcentreerde gewicht van de kolommen over een brede, vast oppervlak. Met het staal op zijn plaats, de hele structuur was bedekt met beton.

Basisontwerp voor gespreide voeten

In de buurt van de basis van elke toren, op pleinniveau, de nauw uit elkaar geplaatste omtreksteunkolommen rustten op "kolombomen". De gebogen kolombomen verspreiden het gewicht van de smal uit elkaar geplaatste kolommen over dikkere kolommen die ongeveer 10 voet (3 m) uit elkaar liggen. Elk van deze kolommen rustte op extra, kleinere steunvoeten in de fundering.

World Trade Center-liften

De innovatieve liftopstelling van de WTC-torens

Om de horizontale kracht van de wind te weerstaan, wolkenkrabbers hebben de juiste combinatie van stabiliteit en flexibiliteit nodig. Ze moeten stijf genoeg zijn zodat de wind ze niet te ver van links naar rechts kan duwen, maar flexibel genoeg dat ze een beetje kunnen geven, een deel van de windenergie absorberen.

De bemanning van het WTC voerde uitgebreide tests uit om erachter te komen hoeveel beweging ze konden toestaan ​​zonder de gebruikers van het gebouw te storen. Ze plaatsten constructiemodellen in windtunnels en lokten zelfs nietsvermoedende proefpersonen naar verplaatsbare kamers die waren aangesloten op zware hydrauliek.

Uiteindelijk, ze ontwierpen de torens zodat ze ongeveer 3 voet in beide richtingen konden zwaaien. Om het zwaaigevoel te minimaliseren, ze installeerden ongeveer 10, 000 visco-elastische dempers tussen steunkolommen en vloerspanten door het hele gebouw. Het speciale visco-elastische materiaal in deze dempers kan wat verschuiven, maar het zou terugspringen naar zijn oorspronkelijke vorm. Met andere woorden, het kan een beetje meegeven en dan terugkeren naar zijn oorspronkelijke positie, veel van de schokken van de deinende beweging van het gebouw absorberen.

Naast de draagconstructie van de gebouwen, de WTC-bemanning moest nadenken over hoe mensen daadwerkelijk rond de torens zouden komen. Liftsystemen zijn altijd een moeilijke evenwichtsoefening geweest voor ontwerpers van wolkenkrabbers. Terwijl je omhoog bouwt, het vergroten van de beschikbare ruimte en daarmee de bezetting van een gebouw, je hebt meer liften nodig om de extra mensen aan te kunnen. Maar het toevoegen van meer liften naar de bovenste verdieping vermindert de beschikbare vloeroppervlakte enigszins, en dus de totale bezetting (wat het omzetpotentieel vermindert). Het is lastig om alle cijfers uit te werken, en het beperkt functioneel de grootte van de wolkenkrabber. Voor het WTC, architecten aarzelden om hoger dan 80 verdiepingen te bouwen, grotendeels te wijten aan het liftprobleem.

De bemanning van het WTC stelde een heel ander systeem voor voor de enorme torens. In plaats van genoeg liften te bouwen om iedereen van de begane grond naar hun bestemming te brengen, ze besloten de reis naar de bovenste verdiepingen te verdelen over meerdere liften. Als mensen van de begane grond naar de bovenste verdieping wilden, ze zouden van lift naar lift moeten springen, op dezelfde manier zou je van auto kunnen wisselen op een metrosysteem.

Eerst, ze zouden een expreslift nemen vanuit de hoofdlobby rechtstreeks naar een? sky-lobby op de 78e verdieping. Vanaf daar, ze konden direct naar hun bestemmingsverdieping gaan. Om de zaken overzichtelijk te houden, alle liften voor 55 personen hadden deuren aan elke kant -- je zou aan één kant naar binnen gaan, naar voren bewegen, en ga aan de andere kant naar buiten. Op deze manier, de passagiers konden hun plaats helemaal in de rij houden.

Eigenlijk, elke toren functioneerde als drie op elkaar gestapelde gebouwen. Het systeem bleek een groot succes -- met in totaal 99 liften per toren, die elk alleen specifieke verdiepingen bedienen, bewoners konden zich snel en gemakkelijk verplaatsen. De meeste superwolkenkrabbers die na het WTC zijn gebouwd, gebruikten hetzelfde basissysteem.

De badkuip van het World Trade Center

Voordat het Havenbedrijf kon opbouwen, om de massieve torens op te richten, ze moesten afbouwen om de fundamenten van de gebouwen te leggen. Enorme wolkenkrabbers moeten op gesteente rusten, de vaste rots onder de grond, of ze kunnen niet opstaan. Om op dit niveau te komen, de bemanning moet als eerste fase in de bouw een enorme hoeveelheid vuil opgraven.

Op het WTC-terrein, het fundament is tussen 55 voet en 80 voet (17-24 m) naar beneden. Graven tot dit niveau is geen eenvoudige taak, blijkbaar, maar het hoort bij de cursus in de bouw van wolkenkrabbers. De WTC-bemanning kreeg te maken met een extra, atypische uitdaging, echter. De bouwplaats grensde direct aan de Hudson River, en slechts een paar meter naar beneden, de grond was volledig verzadigd -- als de bemanning begon te graven, de opgravingsplaats zou onder water komen te staan.

Het droogleggen van de Hudson River zou een logistieke nachtmerrie zijn geweest. Onder andere, het zou de stabiliteit van andere gebouwen langs de kust in gevaar hebben gebracht. In plaats daarvan, besloot het Havenbedrijf om de onconventionele "slurry trench methode" toe te passen, "Voorheen voornamelijk werkzaam in de metrobouw.

Het proces was vrij eenvoudig, conceptueel althans. De bemanning gebruikte graafmachines om greppels van 3 voet breed te graven tot op het niveau van het gesteente. Terwijl ze groeven, ze sliepen in een drijfmest gemaakt van water en een uitgestrekte klei genaamd bentoniet . Het bentoniet-slurrymateriaal zou langs de zijkanten van de greppel uitzetten, het grondwater blokkeren.

Toen ze eenmaal een stuk greppel van 6,7 m hadden voltooid, de bemanning liet een smalle, stalen frame van zeven verdiepingen in het gat. Daarna goten ze beton vanaf de bodem van de greppel terwijl ze de slurry via de bovenkant naar buiten pompten.

Op deze manier, ze bouwden solide, met staal versterkte betonnen muren ondergronds. Ze herhaalden het proces met 152 raamwerksegmenten, elk met een diameter van 22 voet, om een ​​grote doos te vormen van vier stadsblokken bij twee stadsblokken (ongeveer 500x1, 000 voet / 152x304 m). Deze doos, gewoonlijk aangeduid als een "badkuip, " vormde een waterdichte omtrekmuur voor de funderingsstructuur van de twee torens.

Met het bad op zijn plaats, de bouwploeg kon beginnen met graven tot op de bodem om de fundering van de gebouwen te leggen. Het enige probleem was dat de grond in de badkuip de belangrijkste steun was om de muren op hun plaats te houden -- verwijder het vuil binnenin, en het gewicht van het vuil en het water buiten zou de muren naar binnen duwen. Om de muren op hun plaats te houden terwijl ze de fundering opbouwden, de bemanning moest ondergronds rennen tiebacks , kabels die zich uitstrekken van de buitenmuren naar de rotsen rondom de badkuip. Dit bood tijdelijke ondersteuning totdat de bemanning een draagconstructie in de badkuip kon voltooien.

Bouw World Trade Center

Met de perimetermuren op hun plaats vastgezet, de bemanning kon beginnen met het uitgraven van de funderingsplaats. Uiteindelijk hebben ze meer dan 1 miljoen kubieke meter vulling opgegraven, die ze in de Hudson hebben gedumpt, de oever verlengen. De opgraving heeft feitelijk 28 hectare eersteklas onroerend goed in New York toegevoegd, het vormen van wat nu Battery Park City is.

Toen ze tot aan de rots waren uitgegraven, ze schoten grote putten weg voor de draagconstructie van de torens en begonnen met het bouwen van de massieve funderingsconstructie voor de gebouwen erboven. Aanvullend, de kelderstructuur had zeven niveaus van bruikbare ruimte, waarin parkeerdekken waren gehuisvest, winkels en metrostations.

Het opzetten van de Twin Towers was een grote logistieke uitdaging, naast een verbijsterend technisch probleem. Voor de gebouwen was een enorme hoeveelheid staal nodig - zo'n 200, 000 ton in totaal -- maar de bouwplaats had slechts ruimte voor een klein beetje tegelijk. Om de bouw in beweging te houden zonder al te veel bouwplaatsruimte in beslag te nemen, het Havenbedrijf moest 'just in time staallevering' instellen.

In dit systeem, al het staal werd van de fabrikanten naar een gigantisch spoorwegemplacement in New Jersey getransporteerd. Elk belangrijk stuk staal was gemarkeerd met een lang ID-nummer, aangeven waar en wanneer het zou worden gebruikt. Volgens het bouwschema het Havenbedrijf zou de stalen stukken van de werf naar de locatie vervoeren precies wanneer het nodig was - kleinere stukken gingen per vrachtwagen en grotere stukken per sleepboot.

Het bouwproces werkte van binnenuit. Eerst, de bemanning bouwde het stalen frame van de binnenkern tot een bepaalde hoogte, en vervolgens de perimetermuur eromheen gemonteerd. De omtrekstructuur werd eigenlijk gevormd uit geprefabriceerde secties van verticale kolommen bevestigd aan horizontale balken (genaamd borstwering ). De geprefabriceerde secties waren ongeveer 10 voet (3 m) breed, twee of drie verdiepingen hoog, en woog ongeveer 22 ton.

De vloerconstructie werd vervolgens tussen de buitenste randmuur en de binnenkern geïnstalleerd. De vloeren kwamen ook in voorgemonteerde delen, bestaande uit 32-inch diepe (81 cm) spanten met daarop een gegolfd metalen oppervlak. Om elke verdieping af te werken, de bemanning zou beton over het metalen oppervlak gieten en het met tegels afdekken. De vloersecties omvatten voorgemonteerde kanalen voor telefoonlijnen en elektrische kabel, om het de elektriciens die later zouden komen makkelijker te maken. Nadat de staalconstructie op zijn plaats was, de bemanning bevestigde de buitenste "huid" aan de omtrek -- geanodiseerd aluminium , voorgesneden in grote panelen.

Dit ging door, sectie voor sectie, terwijl de torens hoger en hoger klommen. De bemanning tilde de stalen delen op hun plaats met behulp van vier grote kranen (vier per toren), gemonteerd op lange stalen constructies die in de buisconstructie zijn aangebracht. De kranen konden zichzelf zelfs hoger hijsen, zware hydrauliek gebruiken, toen de vloeren klaar waren.

Terwijl de bemanning omhoog bleef bouwen, andere arbeiders begonnen de verdiepingen eronder uit te werken, tot het plaatsen van jaloezieën en het schilderen van de muren. Een aantal bedrijven betrok zelfs jaren voordat de torens officieel werden geopend hun nieuwe WTC-kantoren.

Nieuwe vorm

Naast het gebruik van een onconventioneel constructief ontwerp, de Twin Towers waren ook een esthetische afwijking van de oudere gebouwen in New York. De meeste wolkenkrabbers van de stad hebben de vorm van een "bruidstaart", met grotere secties aan de onderkant die taps toelopen in kleinere secties aan de bovenkant. Dit kwam mede door de heersende bouwstijl in de eerste helft van de 20e eeuw, maar het was ook een gevolg van de bestemmingsbeperkingen van New York. Om ervoor te zorgen dat muren van wolkenkrabbers niet al het licht tegenhouden om de straat te bereiken, de stad nam in 1916 een resolutie aan die dicteerde dat alle wolkenkrabbers een algemene piramidevorm zouden hebben.

Een nieuwe resolutie in 1962 verlegde de focus, het reguleren van de totale hoogte in plaats van de vorm. De nieuwe beperkingen dicteerden een maximum aantal verdiepingen, gebaseerd op de wijk van het gebouw en de totale oppervlakte van het perceel. Het Havenbedrijf mocht zulke hoge torens bouwen omdat ze een enorm stuk grond hadden met een grote, open plein. (Bekijk New York Skyscrapers:regelgeving en bezetting voor meer informatie.)

Lees verder

Het leven van het World Trade Center

Eventueel, de WTC Twin Towers werden een geliefd icoon van New York en Amerika.

Het World Trade Center-complex opende officieel zijn deuren op 4 april, 1973 , naar een zeer sceptisch New York. Vanaf de conceptie tot de voltooiing ervan, het WTC-project was enorm impopulair bij veel New Yorkers. Ondernemers en bewoners waren boos omdat ze de bouwplaats moesten verlaten; burgers over de hele stad vroegen zich af waarom het Havenbedrijf zoveel geld in het project stak (naar schatting meer dan $ 1 miljard, het equivalent van ongeveer $ 4,5 miljard vandaag), kennelijk ten koste van openbaar vervoer; milieuactivisten stelden enkele van de bouwpraktijken in vraag; en verschillende prominente architectuurcritici zeiden dat de torens gewoon te groot en opzichtig waren. De feestelijke opening was zeker een feestelijke dag voor het Havenbedrijf, ontwerpteam en bouwploeg, maar het WTC-complex had een lange weg te gaan om de acceptatie van de stad te verdienen.

In het volgende decennium zal het deed precies dat, en won vervolgens de rest van het land. Gesterkt door prominente optredens in verschillende films, zoals de remake van "King Kong" uit 1976, Woody Allens "Manhattan, " en de "Superman"-films, de Twin Towers kregen brede erkenning als een stukje New York.

De roem van de torens werd ook gevoed door een aantal opmerkelijke stunts. In de jaren na de voltooiing van het WTC, parachutisten met succes parachutespringen vanaf de top van de torens, klimmers beklommen het gebouw en een Franse acrobaat liep op een slappe koord heen en weer tussen de gebouwen. In slechts enkele jaren, het kenmerkende beeld van de Twin Towers was een nietje op ansichtkaarten van New York, T-shirts en advertenties. De gebouwen waren uitgegroeid tot een trots symbool van de stad, hun plaats als Amerikaans icoon veilig te stellen.

De torens wonnen ook de New Yorkers door hen een nieuwe kijk op hun stad te geven. Bezoekers konden naar de top van WTC 2 klimmen, de zuidelijke toren, voor een adembenemend uitzicht op de skyline vanaf het observatiedek buiten. Op een heldere dag, het was mogelijk om meer dan 40 mijl (64 km) in elke richting te zien. Bezoekers met een groter budget konden genieten van het uitzicht vanuit een elegantere setting, het restaurant "Windows of the World" op de top van WTC 1, de noordelijke toren. Toen het observatiedek en het restaurant opengingen, zelfs fervente WTC-critici kwamen opdagen om het uitzicht te bekijken.

De meeste New Yorkers (en de meeste Amerikanen) kenden de torens vooral van buitenaf, maar de duizenden mensen die in de torens werkten hadden een heel ander perspectief -- ze waardeerden niet alleen de monumentale omvang van de gebouwen, maar ook de duizelingwekkende verscheidenheid aan activiteiten die binnen plaatsvinden. Het WTC ondersteunde circa 500 bedrijven met een gezamenlijk 50, 000 medewerkers. Dit omvatte kantoren voor banken, advocatenkantoren, makelaardijen, televisiestations, uitgevers, liefdadigheidsorganisaties en luchtvaartmaatschappijen, onder vele andere dingen. Aanvullend, de torens omvatten negen kapellen van verschillende religies.

Op een normale werkdag, maar liefst 200, 000 bezoekers van over de hele wereld passeerden het complex. Met het enorme scala aan activiteiten dat gaande is, de torens waren bijna een stad op zich.

11 sept., 2001

Op de ochtend van 11 september 2001, onmiddellijk nadat terroristen de Twin Towers hadden aangevallen, het leek alsof de gebouwen zouden blijven staan. Terwijl het vliegtuig neerstortte enorme brokken uit beide torens had gehaald, de algehele structuur leek intact, in ieder geval voor de waarnemers op de grond en de miljoenen Amerikanen die de ramp op televisie zien. Maar binnen een uur World Trade Center 2 was ingestort, gevolgd door World Trade Center 1 slechts 40 minuten later.

In de weken na de aanslagen de Federal Emergency Management Agency (FEMA) en het Structural Engineering Institute van de American Society of Civil Engineers (SEI/ASCE) stelden een team van wetenschappers en ingenieurs samen om te onderzoeken hoe de gebouwen precies instortten. Op basis van video, ooggetuigenverslagen en puinanalyse, het team vormde een waarschijnlijke hypothese van wat er gebeurde, die zij in april 2002 openbaar maakten. In augustus 2002, het Nationaal Instituut voor Standaarden en Technologie (NIST), een agentschap in het U.S. Commerce Department, aangekondigd dat het zijn eigen tweejarige $ 16 miljoen studie van de ineenstorting.

Het volgende is een samenvatting van de bevindingen van de FEMA-evaluatieteams, die grotendeels in dezelfde lijn lagen als de talrijke media-evaluaties in de weken na de aanslagen. U kunt het volledige rapport lezen op de FEMA-website.

Toen de vliegtuigen de twee torens raakten, de botsingen hebben elk gebouw op twee belangrijke manieren beschadigd:

  • In ieder geval, de kracht van het snel rijdende vliegtuig sloeg een aantal verticale kolommen rond de omtrek van het gebouw uit, beschadigde grote delen van de vloer, stuurde meubels en vliegtuigwrakken door de kantoren en vermoedelijk beschadigde steunkolommen in de kern van elk gebouw. Waarschijnlijk, de eerste impact vernietigde ook de sprinklerinstallatie op die verdiepingen. Het evaluatieteam schat dat het eerste vliegtuig -- een 395, 000 pond (180, 000 kg) Boeing 767-200ER met een snelheid van ongeveer 470 mijl per uur (756 km/u) -- brak maar liefst 36 steunkolommen aan de omtrek over een vier verdiepingen tellend gebied van de noordwand van WTC 1. De verbonden verdiepingen stortten gedeeltelijk in, en de centrale kern liep ongedefinieerde schade op. Het tweede vliegtuig, een Boeing 767-200ER met een snelheid van ongeveer 590 mijl per uur (950 km/u), soortgelijke schade toegebracht aan WTC 2. De botsing brak maar liefst 32 perimeterkolommen over een gebied van vijf verdiepingen, instortende delen van de verbonden vloer en beschadiging van de centrale kern.
  • Bij elke aanval de crash ontstak de brandstofvoorraad van het vliegtuig, het veroorzaken van een massale vuurbol -- een groeiend gebied van brandend gas. Terwijl de ontstoken brandstof niet echt ontploffen , de vuurbal verspreidde het vuur langs de zijkant van het gebouw, door de nabijgelegen verdiepingen en via binnenschachten naar lagere verdiepingen. De onderzoekers veronderstelden dat bijna alle vliegtuigbrandstof was verbruikt in de eerste vuurbal en de eerste paar minuten van de brand in het gebouw, maar het heeft genoeg kantoorapparatuur in brand gestoken, papier en bouwmaterialen om het vuur te laten razen tot de ineenstorting.

wonderbaarlijk, de aanvankelijke schade aan de draagconstructie was niet voldoende om het gebouw omver te werpen. Het verslag, evenals een aantal vooraanstaande ingenieurs, hebben beweerd dat de meeste wolkenkrabbers op aarde binnen enkele seconden na een dergelijke botsing zouden zijn ingestort. Maar de botsingen leidden wel de volledige verticale belasting van de gebouwen af ​​naar de resterende kolommen, het stressniveau van de constructie aanzienlijk verhogen.

Zonder extra belasting van de draagconstructie, het rapport beweert, de torens hadden voor onbepaalde tijd kunnen blijven staan. Maar de extreme hitte van het vuur, die meer dan 2 hadden kunnen zijn, 000 graden Fahrenheit (1, 090 C) op sommige punten, oefende enorme druk uit op de omtrekkolommen, de kernkolommen, en de vloerspanten ertussen.

De brand van het World Trade Center

De belangrijkste factor was eigenlijk de grootte van de brand -- de totale oppervlakte die het besloeg. Het maken van branden begint meestal met een klein vuur - zeg een brandende sigaret op een stapel papieren - die zich geleidelijk over een groter gebied verspreidt. In die situatie, het vuur is het meest intens waar het de meeste brandstof heeft (dingen die kunnen branden), en het verzwakt de ondersteuningsstructuur alleen op de meest intense punten aanzienlijk. Als er brand ontstaat in de noordwestelijke hoek van een wolkenkrabber, tegen de tijd dat het vuur de zuidoostelijke hoek bereikt, het startende vuur op het startpunt zal de meeste brandstof hebben verbrand, en het vuur zal niet zo intens zijn. Het resultaat is dat de brand niet in één keer de totale draagconstructie maximaal belast. Het belast op zijn beurt verschillende delen van de draagstructuur, overuren.

In het geval van het World Trade Center, de brandende vliegtuigbrandstof verspreidde het vuur in enkele seconden over meerdere verdiepingen. Deze enorme brand legde een uitzonderlijke druk op de structuur op bijna alle punten op die verdiepingen.

Aanvullend, het rapport suggereert dat de kracht van de botsing veel van het brandwerende materiaal verwijderde dat op het staal was gespoten, waardoor de structuur vatbaarder wordt voor hitteschade.

De hitte breidde zich uit, verdraaide en verbogen de stalen draagconstructie, de stabiliteit van het gebouw geleidelijk verminderen. Er kan in deze periode van alles zijn gebeurd. Bijvoorbeeld, verbindingen tussen verticale kolommen en vloerspanten waarschijnlijk gebroken, het laten vallen van delen van de vloer op lagere niveaus en het verbreken van verbindingen tussen de kern en de buitenmuur, waardoor kolommen langs de omtrek mogelijk naar buiten knikken. Elke gebroken verbinding of geknikte staallengte toegevoegd aan de kracht die op verbonden stalen segmenten werkt, totdat de hele structuur zo verzwakt was dat het het bovenste gedeelte van het gebouw niet kon vasthouden.

Wanneer dit gebeurde, het bovenste deel van elk gebouw stortte in op het onderste deel van het gebouw. Eigenlijk, dit was alsof je een gebouw van 20 verdiepingen op een ander gebouw liet vallen. Voor de crash, deze bovenbouw oefende een constante neerwaartse kracht uit - zijn gewicht - op de bovenbouw eronder. Blijkbaar, de onderste bovenbouw was sterk genoeg om dit gewicht te dragen. Maar toen de kolommen instortten, het bovenste deel van het gebouw begon te bewegen - de neerwaartse zwaartekracht versnelde het. Het momentum van een object - de hoeveelheid van zijn beweging - is gelijk aan zijn massa vermenigvuldigd met zijn snelheid. Dus als je de snelheid van een object met een vaste massa verhoogt, je verhoogt het momentum. Dit verhoogt de totale kracht die het object op een ander object kan uitoefenen.

Om te begrijpen hoe dit werkt, denk aan een hamer. Rustend in je hand, het doet je helemaal geen pijn. Maar als je het op je voet laat vallen, het kan wat schade aanrichten. evenzo, als je de hamer naar voren zwaait, je kunt genoeg kracht uitoefenen om spijkers in een muur te slaan.

Toen de bovenbouw van elke toren naar beneden viel, zijn snelheid - en dus zijn momentum - nam sterk toe. Dit grotere momentum resulteerde in een impactkracht die de structurele integriteit van de kolommen direct onder het vernietigde gebied overschreed. Die steunkolommen begaven het, en de hele massa viel nog dieper op de grond. Op deze manier, de kracht van de vallende bouwconstructie brak de onderliggende bovenbouw uit elkaar, het gebouw van bovenaf verpletteren, één verdieping tegelijk.

Met andere woorden, de potentiële energie van de bouwmassa, de energie van de positie die het had vanwege zijn hoogte en de aantrekkingskracht van de zwaartekracht, omgezet in kinetische energie, of bewegingsenergie (het rapport stelt de totale potentiële energie voor WTC 1 op 4*10^11 joule). Dit is hetzelfde basisprincipe dat professionele sloopblasters gebruiken om leegstaande gebouwen neer te halen.

WTC 2, de tweede toren sloeg, stortte feitelijk in voor WTC 1. Dit was hoogstwaarschijnlijk te wijten aan twee verschillende factoren. Eerst, WTC 2 heeft waarschijnlijk grotere directe schade opgelopen -- het tweede vliegtuig dat werd geraakt ging sneller dan het eerste. Ten tweede, the plane that hit WTC 2 crashed lower on the building than the plane that hit WTC 1. Consequently, the strained support columns in WTC 2 had a greater load pressing down on them than the strained columns in WTC 1, so it would make sense that they reached the buckling point more quickly.

While the towers' support structure ultimately couldn't withstand the raging fire, it was strong enough to save thousands of people's lives. Around 99 percent of the people below the impact in each tower were able to evacuate before the buildings collapsed. If the towers hadn't been built with redundant structural stability, the death toll would have easily been in the tens of thousands.

In Memoriam

The late Minoru Yamasaki, chief architect on the WTC project, had this to say about the Twin Towers, on their completion in 1973:

"I feel this way about it:World trade means world peace and, consequently, the World Trade Center buildings in New York ... had a bigger purpose than just to provide room for tenants. The World Trade Center is a living symbol of man's dedication to world peace. Beyond the compelling need to make this a monument to world peace, the World Trade Center should, because of its importance, become a representation of man's belief in humanity, his need for individual dignity, his beliefs in the cooperation of men, and through cooperation, his ability to find greatness." Read More

The Aftermath of 9/11

An aerial view of "ground zero" in early October 2001 Photo courtesy FEMA

In the months following the attacks, the United States, and the world, had a lot of work to do. While most of us were doing a lot of emotional work, to make sense of what had happened, the more than 1, 500 firemen, search and rescue teams, ironworkers, engineers, heavy equipment operators and other workers at ground zero were doing the very tangible physical work of cleaning up the World Trade Center wreckage.

The ground zero effort began as a search-and-rescue operation, with workers removing debris carefully, zoeken naar leegtes where there might be survivors. In the first hours, rescue workers mainly employed bucket brigades , which allowed them to remove debris carefully and systematically. This was important not only for the safety of any survivors, but also for the workers themselves. The wreckage was a precarious mess of twisted steel, concrete and debris, which could shift at any time.

The crew also brought in heavy equipment, including excavators and cranes. Setting up the massive cranes was a real challenge, because the ground underneath wasn't entirely stable. When the towers and surrounding buildings collapsed, the falling steel punctured huge holes in the WTC plaza, filling large sections of the basement with debris. The rescue workers weren't just sifting through a pile of wreckage above ground; they were working on top of a pit filled with debris. Engineers had to find and secure stable ground for their 300-ton and 800-ton cranes.

Rescue workers search through the rubble, two weeks after the attack. Photo courtesy FEMA A search-and-rescue team working at ground zero Photo courtesy FEMA

Aanvullend, the ground zero crew had to address the underground bathtub's stability. The force of the collapse destroyed much of the underground support structure that held the bathtub walls in place, risking a massive underground collapse. To maintain the basement's relative stability, the clean-up engineers had to reconfigure the tieback system that originally held the walls in place until they could construct a permanent support structure. This involved drilling into the ground and running new tieback cables between the walls and surrounding bedrock.

The clean-up effort was slow going -- the crew had to proceed carefully, and they had to move a lot of debris, truckload by truckload, to a Staten Island landfill. When the clean-up was finished, in May 2002, the workers had moved 108, 000 truckloads of debris -- around 1.8 million tons of material. But despite this massive undertaking and inherent slow speed, the crew finished the job ahead of schedule, and well under budget.

Excavators sort through the rubble at ground zero, a month after the attack. Photo courtesy FEMA

When the clean-up was finished, Americans turned their attention to the future of the World Trade Center site, and the varied visions are a poignant manifestation of the nation's emotion. Americans wanted a memorial to honor the dead and mark the pivotal day in history. But at the same time, most of the country wanted to put up new office buildings and get people back to work at the WTC site.

The prevailing sentiment is clear:Most Americans want the site to reflect the gravity and sorrow of September 11, but they refuse to let the attacks crush the spirit that put up the towers in the first place. It's important to the nation, on a symbolic and practical level, that the American way of life goes on undeterred, that international trade prevails and that engineers and architects continue to dream big.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • How Skyscrapers Work
  • How Iron and Steel Work
  • How Tower Cranes Work
  • How Elevators Work
  • How Fire Engines Work
  • How Conspiracy Theories Work
  • Why has the World Trade Center Memorial been delayed?

More Interesting Links

  • Lower Manhattan Development Corporation
  • Museum of the City of New York:Building the World Trade Center
  • World Trade Center History
  • Collapse of the World Trade Center Towers>
  • NIST Details Federal Investigation of World Trade Center Collapse