09.11-én omlott össze a WTC

Dátum: 2017. szeptember 11.
Forrás: Origo
 
A Világkereskedelmi Központ (World Trade Center - WTC) 110 emeletes, 414 méter magas, Manhattan sziklatalapzatába 20 méter mélyen beágyazott ikertornyainak gyors romba dőlése számos technológiai kérdést is felvetett, melyek évekre ellátták kutatási témával az építészeket. Az okok magyarázata messzire vezetett.



2001. szeptember 11-én kővé dermedve figyelt New Yorkra a világ, amikor a World Trade Center megtámadott ikertornyai több ezer áldozatot maguk alá temetve, és sok-sok tonnányi életveszélyes törmeléket az utcákra zúdítva összeomlottak.

"A World Trade Center összeomlásának elsődleges oka a tűz volt" - állítja Venkatesh Kodur (Michigan State University) építőmérnök, az összeomlás okait vizsgáló szakértők egyike. "Szeptember 11-e szomorú eseménye ekképpen rávilágít arra is, hogy a helyiségek belsejének kiégésén és a füstön túl milyen hatalmas veszélyt jelent a tűz egy épület szerkezetére, fő tartóelemeire. Egy tornádó, földrengés vagy akár egy nagyerejű ütközés már önmagában is hatalmas kárt okoz, ám az igazi veszélyt az ezután megjelenő lángnyelvek jelentik."

Az összeomlás pillanata
Az összeomlás pillanata


Az amerikai Nemzeti Tűzvédelmi Szövetség (National Fire Protection Association, Massachusetts) felmérése alapján 2005-ben az USA-ban több mint félmillió épület vált tűz martalékává, sok-sok ember halálát és hatalmas anyagi kárt okozva. Kodur szerint ez nem véletlen, hiszen az elmúlt húsz évben az USA-ban az épületek tervezésénél elsősorban a földrengések és a szélkárok kivédésére összpontosítottak. Ezért legfőbb ideje, hogy mostantól a tűz hatásait is komolyabban vizsgálni kezdjék.

A tűz hatása az épületek szerkezetére

Egy lángoló épületben a magas hőmérséklet hatására teljesen megváltozhatnak az anyagok mechanikai tulajdonságai. A szerkezeti elemeknek a forróság növekedésével csökken a szilárdsága, elvesztik merevségüket, ezért már sokkal kisebb terhelés hatására is könnyebben megrongálódnak, mint normális körülmények között. Átégnek a falak, meglágyulnak az acélszerkezetek, és a beszivárgó, majd elgőzölgő víz szétporlasztja a betont is.

Amikor a 19. század végén egyre-másra nőttek ki a földből a mind magasabb felhőkarcolók az USA-ban, a tűzbiztonság kérdése is hamar felmerült az építészekben. Az Amerikai Anyagvizsgálati Társaság (American Society for Testing Materials, Philadelphia) már 1898-ban kidolgozott vizsgálati módszereket, amelyekkel megbecsülhetővé vált a szerkezeti stabilitás a tűz erősségének függvényében. Nagyméretű kazánokban erős tűzhatásnak tették ki a különböző épületelemeket, és katalógusok születtek arra, hogy hány órán keresztül képesek így a betonoszlopok, acélgerendák, faldarabok megtartani teherviselő képességüket.

Légifelvétel a Ground Zero-ról és a Pentagonról
Légifelvétel a Ground Zero-ról és a Pentagonról


A probléma csak az, hogy nagyobbrészt még ma is ezeket a régi "ökölszabályokat" követik a tervezés során, miközben az anyagok és technológiák már jócskán megváltoztak. Ráadásul számos szakértő szerint ezek az egyszerű vizsgálati módszerek nem adnak választ minden fontos kérdésre, hiszen nem modellezik részleteibe menően a valóságot. Az elemeket egyesével tesztelve mit sem tudunk meg a teljes szerkezet viselkedéséről, amelyben a részek a legkülönfélébb módon kapcsolódnak össze. Amikor például a hő hatására az acélszerkezet vetemedni kezd, a kapcsolódó betonelemekre igénybevételek adódnak át, és ugyanez igaz fordítva is. Az egész dinamikus folyamatban mindvégig erőátrendeződések zajlanak, amelyek végül vagy elvezetnek az összeomlásig vagy nem. Egy tűzben álló épület szerkezeti épségének megítélése, a kapcsolódó elemek egymásra hatásának megállapítása egyelőre tehát meglehetősen homályos feladat.

Megoldási próbálkozások

Kodur és munkatársai a Michigan Egyetemen felépítettek egy óriási, minden eddiginél nagyobb kemencét, amelyben a korábbiaknál valósághűebben lehet tanulmányozni az acél- és betonelemek égését, akár egymással összekapcsolva is. Fontos részét képezi a kutatásnak annak vizsgálata, vajon hogyan viselkedik egy konstrukció akkor, amikor kialszanak a lángok. Ennek tanulmányozása eddig elkerülte a figyelmet, pedig a tűzoltók jól tudják, hogy előfordulhat, hogy az épület akkor roppan össze hirtelen, amikor a tüzet már eloltották.

Más kutatók inkább a számítógépükhöz fordultak, és szimulációk kidolgozásán törik a fejüket. Az amerikai Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézetben (National Institute of Standard and Technology, Gaithersburg) a William Grosshandler vezette kutatócsoport egy olyan háromdimenziós program fejlesztésén munkálkodik, amely a World Trade Center ikertornyainak tragédiáját modellezi a repülőgépek becsapódásától az épületek összeomlásáig. A feladat olyan bonyolult és számításigényes, hogy nem lehet egyben kezelni. A négy részre osztott program lefuttatása két teljes hónapot vesz igénybe az éjjel-nappal működő számítógépeken. Az első részben azt szimulálják, hogy milyen hatással lehetett a becsapódó repülőgépek ütközési energiája az épület fő tartószerkezeteire, és mekkora volt a jelentősége a kiömlő üzemanyagnak. A második részben a tűz lángra lobbanásának pillanatát és azt kalkulálják, hogyan terjedhetett a füst és a tűz az emeletek között.

A becsapódás után a lehulló törmelékek röppályája
A becsapódás után a lehulló törmelékek röppályája


A harmadik szimulációban arra keresik a választ, hogy mekkora igénybevétel alakulhatott ki az egyes szerkezeti elemekben a hő hatására, és hogyan változhatott a konstrukció teherbíró képessége. Az utolsó és egyben legbonyolultabb részben pedig azt követik nyomon lépésről-lépésre, hogyan deformálódtak az épületelemek és a teljes szerkezet az összeroppanásig vezető úton. Bár a program még nem tökéletes és sok rajta a fejlesztenivaló, nagy előrelépést jelent az eddig használt, kisebb épületek vizsgálatára szánt kétdimenziós modellekhez képest.

Az épületeket sújtó lehetséges veszélyforrások közül elsősorban a földrengések és a nagy erejű szelek hatását vizsgálták a 20. században az amerikai szakemberek. Szeptember 11-e tragédiája óta azonban a seregnyi más kérdés és probléma mellett felszínre bukkant a tűzesetek alaposabb elemzése is. A jövő épületeinek kialakítását ez a régi-új szempont is bizonyára jelentősen befolyásolja majd.

Jónás Katalin

Vissza a főoldalra