Staal
Bouwt men hoger dan dertig tot vijftig verdiepingen, dan wordt de gevelconstructie uit gewichtsbesparend staal opgetrokken. Bij de twee voornamelijk in staal uitgevoerde WTC-torens zorgt de gevelconstructie voor de benodigde stabiliteit. De gevels van de twee torens waren opgebouwd uit zware stalen kolommen, dicht bijeen met daartussen zware liggers. De kolommen van de verschillende verdiepingen waren stijf aan elkaar vastgemaakt. Er ontstaat zo een grote stalen gevelbuis van zestig bij zestig meter, met kleine gaten erin voor de ramen.
De twee Boeings hebben bij de impact een deel van de stalen gevelconstructie weggeslagen. Daarbij explodeerde een enorme hoeveelheid kerosine. Door de enorme brand, die erop volgde, steeg de temperatuur mogelijk tot 1500 tot 2000oC. Verweking van staal begint al bij 300 oC. De staalconstructie werd door de brand almaar zwakker.
Door de verzwakking van de constructie begonnen stalen pilaren door te buigen door het gewicht van de verdiepingen erboven. Meerdere vloerplaten in gewapend beton zakten naar beneden. Kort daarop gevolgd door naar schatting vijftig verdiepingen, die in één klap op de onderliggende constructie terechtkwamen. Daardoor kwam een zichzelf versterkend mechanisme op gang, waardoor de WTC-torens steeds sneller in elkaar zegen. Trappen en vloeren verdwenen in de rookwolk. Er ontstond een kluwen van stalen bewapening, stalen pilaren en betonnen vloerplaten.
De toren die het eerst werd geraakt, bleef nog anderhalf uur overeind. De tweede toren zakte na 42 minuten ineen. Iets sneller omdat het tweede vliegtuig meerdere verdiepingen tegelijk trof.
Bunkers
Bij het ontwerpen van draagconstructies voor hoogbouw houdt men rekening met allerlei mogelijke rampscenario’s zoals gasexplosies en branden. De hoofdconstructie moet het ongeveer twee uur uithouden, lang genoeg om het gebouw te ontruimen. Er is echter geen gebouw ontworpen dat bestand is tegen zo’n extreme energie-impact, vergelijkbaar met een bominslag. Het zouden bunkers worden, zonder ramen, onmogelijk om in te leven. Bovendien was de brandstof hier kerosine en niet bekleding of meubilair die minder heftig branden.
Destructieve energie
Frank Moscatelli, een fysica-professor van het Swarthmore College in Pennsylvania, berekende de hoeveelheid energie die vrijkwam bij de aanslagen op de Twin Towers.
Volgens Moscatelli waren er drie energiebronnen waarmee je rekening moet houden: vooreerst de kinetische energie van de bewegende vliegtuigen; ten tweede de energie die vrijkwam bij de ontploffing van de kerosine aan boord van de vliegtuigen en tenslotte de potentiële energie die vrijkwam toen te torens naar beneden kwamen.
Volgens Moscatelli’s berekeningen is de kinetische energie van beide vliegtuigen 1,9.109 joule. De vrijgekomen energie van de ontploffende kerosine in de beide vliegtuigen was nog 36 maal groter: 6,9.1010 joule. Maar de energie die vrijkwam bij het instorten van de torens, 417 meter hoog met een gewicht van 290.000 ton per toren, is veruit de grootste: 6,8.1011 joule.
De laatste energiebron was de meest verwoestende. Dat is niet minder dan 1/100 ste van de energie die de atoombom op Hiroshima ontketende. Zo wordt het meteen duidelijk waarom de verdiepingen van de WTC-torens, die niet beschadigd werden door de inslag van de twee Boeings 767, toch geen schijn van een kans hadden. De cumulatieve energie die vrijkwam bij de instorting van etage na etage was gewoon te groot.
Heropbouwen
De catastrofe in New York zal de realisering van dergelijke hoogbouwprojecten afremmen. Toch wil de New Yorkse vastgoedmagnaat Harry Silverstein, eigenaar van het World Trade Center, het gebouwencomplex opnieuw opbouwen. Ook burgemeester Rudolph Giuliani riep de zakenwereld al op om de heropbouw van de twee verwoeste torens te ondersteunen. Precieze plannen zouden echter moeten wachten totdat de New Yorkers de ramp hebben verwerkt. Naast het nieuwe complex moet een herdenkingsteken voor de slachtoffers komen.
Ter vergelijking
Een vleugelslag van een vlieg: 10-6 J Arbeid verricht bij een enkele slag van een menselijk hart: 0,5 J Zak van 50 kg die vanop een hoogte van 6 m op de grond valt: 3000 J Energie in 1 liter petroleum: 35.106 J Jaarlijkse opbrengst van een grote elektrische centrale: 1016 J Energie die vrijkomt bij een ernstige aardbeving: 1017 J Energie die de aarde jaarlijks van de zon ontvangt: 5.1024 J Energie die vrijkomt bij de explosie van een ster: 1044 J
Dit artikel is eerder verschenen in nummer 1 uit de jaargang 2002 van het blad Archimedes.