Wie Hochhausdesign sich nach dem 11. September veränderte

Am 11. September 2001 staunte die ganze Welt, als Passagierflugzeuge mit Hunderten Menschen an Bord in die Zwillingstürme des World Trade Centers fuhren. Vorher konnte sich kaum jemand vorstellen, dass die beiden ikonischen 110-stöckigen Türme der USA einstürzen und andere Gebäude ringsum zerstören könnten.

Aber dieses Ereignis ließ Strukturexperten auch eine Gegenfrage stellen. Damals fuhren Passagierflugzeuge fast in Höchstgeschwindigkeit in die Gebäude, rissen große Stücke der Außenfassade ab und verursachten schwere Schäden im Inneren. „Hätte das nicht sofort zum Einsturz führen sollen? Wie konnten die Türme des World Trade Centers dem Angriff überhaupt eine Zeitlang standhalten?“, fragte Donald Dusenberry – Strukturingenieur und ehemaliger Vorsitzender des Instituts für Strukturtechnik der American Society of Civil Engineers – in einem Artikel in Scientific American.

Welche Struktur verhinderte den sofortigen Einsturz?

Tatsächlich waren die Zwillingstürme des World Trade Centers nicht so gebaut worden, dass sie den Schäden standhalten konnten, die sie erlitten. Bei der Planung hatten die Ingenieure nur damit gerechnet, dass ein Flugzeug versehentlich aus dem Kurs gerät und eins der Gebäude trifft. Für diesen Fall gingen sie davon aus, dass das Feuer auf eine Etage beschränkt bleiben und die Sprinkleranlage gut funktionieren würde.

Aber die Realität war ganz anders. Viele wichtige Bauteile wurden sofort zerstört, es brachen gleichzeitig Brände in mehreren Stockwerken aus und die Sprinkleranlage war beschädigt. Trotzdem hielten die Gebäude eine Zeitlang stand – hauptsächlich dank Reservelastpfaden in der Tragkonstruktion.

Wer Fotos der Zwillingstürme vor dem 11. September sieht, bemerkt die schmalen Fensteröffnungen in der Außenwand. Zwischen den Öffnungen stehen Stahlstützen sehr dicht nebeneinander. Außerdem gibt es große Balken in den Stockwerken, die ein dichtes Stahlnetz über die Fassade bilden.

Laut Ingenieur Donald Dusenberry fand ein Großteil der Schweißarbeiten außerhalb der Baustelle statt. Dreistöckige und drei Stützen breite Träger, die Teil des Stahlnetzes waren, wurden in Fabriken hergestellt und nach Manhattan gebracht. Um die Festigkeit zu erhöhen, wurden die Platten versetzt angeordnet, wie Puzzleteile, sodass ihre oberen und unteren Teile nicht完全 auf gleicher Höhe lagen.

Die vier Seiten jedes Gebäudes bildeten ein Röhrentragwerk mit Fensteröffnungen. Dieses System übertrug das Eigengewicht des Gebäudes und alles darin direkt auf die Fundamente. Die Wände wirkten wie riesige vertikale Balken, die in der Höhe und Breite fast so groß wie das Gebäude waren. Sie konnten sich horizontal verformen, um Windlasten aufzunehmen. Als Flugzeuge Stützen und Balken an der Außenwand zerstörten, bildete die obere Tragkonstruktion über dem beschädigten Bereich horizontale Träger, die mehrere Stockwerke hoch waren. Diese überspannten die große Öffnung durch den Aufprall. Gleichzeitig hingen Teile der beschädigten Wand noch an der oberen Konstruktion.

Die Tragfähigkeit der dicht angeordneten Träger ließ die Wände leicht durchhängen, ohne完全 zu versagen. In diesem Zustand hielten die Türme so lange stand, dass viele Menschen unterhalb der vom Flugzeug getroffenen Stockwerke sowie in umliegenden Gebäuden fliehen konnten.

Schließlich schwächten die starken Brände im Inneren den Geschossbereich, der die Außenwände stützte. Das Gebäude begann einzustürzen: Die Wände wurden instabil und verbogen, der obere Teil fiel in großen Blöcken herunter. Beim Fallen durchschlugen sie die darunterliegenden Stockwerke wie ein Beil das Holz spaltet.

Neben den Zwillingstürmen traf am 11. September auch ein weiteres Flugzeug das Pentagon. Allerdings wissen vielleicht wenige, dass einige beschädigte Bereiche noch etwa 20 Minuten standhielten, bevor sie einstürzten. Das Pentagon hatte fünf Stockwerke. Ein Flugzeug zerstörte die Tragkonstruktion im Erdgeschoss, vernichtete viele Stützen dort und einige im Stockwerk darüber. Trotzdem hielt das Gebäude so lange stand, dass alle Menschen in den drei oberen Stockwerken evakuiert werden konnten.

Ingenieur Donald Dusenberry erklärt, dass das Pentagon einen Stahlbetonrahmen mit einem Zwei-Wege-Deckensystem hatte. Die Balken verliefen in beide Richtungen zwischen den Stützen und schufen einen Hilfsmechanismus, um das Gewicht des Gebäudes zu tragen. Wenn Stützen zerstört wurden, begann der obere Bereich durchzusagen. Aber das vernetzte Deckensystem wirkte wie ein Netz und stützte den Bereich über der Schadensstelle.

Grundsätzlich haben alle Stahlbetonstützen, einschließlich derer im Pentagon, innere Stahlstäbe, die zusammen mit dem Beton das Gebäudeweg tragen. Sie haben auch horizontale Stahlstäbe, die die vertikalen Stäbe umgeben und verstärken und den Beton dazwischen verformungsfrei halten. Nach der gängigen Bauweise der 1940er Jahre –