Statik Açıdan İkiz Kulelerin Yıkılması

İkiz Kulelerin yani, Amerika Birleşik Devletleri’nin New York kentinde bulunan ve 11 Eylül 2001 terör saldırılarında yıkılan ticaret merkezinin yıkılmasını hiç bir mühendis olarak araştırmış mıydınız?

İkiz Kuleler’in yıkılışı, Prof. Mete Sözen ve arkadaşları  tarafından incelendi. Bu konuda ortaya çıkan asıl sorunun, çeliğin yüksek ısıya dayanıklı olmaması olduğu ortaya çıktı. Yapılan incelemelere ve oluşturulan modellemelere göre uçağın çarpmasının ardından çarpışmanın etkisiyle etrafa yayılan parçacıklar taşıyıcı sistemlere çarpıp ısı yalıtımlarını işlevsiz hale getirdi. Yalıtımsız kalan çelik elemanlar da yangında oluşan ısıya dayanamamayıp binanın göçmesine engel olamıyor. Bu nedenle, yapı betonarme olsaydı, çok farklı senaryolar yaşanabilir büyük ihtimalle de o tarz bir göçme yaşanmazdı.

Bunu konunun başka ilginç bir örneği de Pentagon’a çarpan uçak hadisesidir. Pentagon’da fretli betonarme kolonların yoğun şekilde bulunması bu olayda büyük bir şans olmuştur. Yüksek sünekliğe sahip bu fretli kolonlar uçak binaya çarpıp bir çok kolonu kırmasına karşın binanın uçağın çarptığı bölümünün göçmesi 15 dk’yı bulmuştur. Bu nedenle insanlar o bölümden kaçarak kendilerini kurtaracak zamanı kazandılar. Hatta uçağın çarptığı bölüm göçtükten sonra da göçme yerel oluyor, yani sadece o kısım göçüyor.

 

Tüm bunlardan daha ilginci bu saldırıların sorumlusu El-Kaide Terör Örgütünün başı Usame Bin Ladin‘in de bir İnşaat Mühendisi olması.

Dünya Ticaret Merkezi (WTC) kulelerinin 11 Eylül 2001’deki çöküşü dramatik olduğu kadar ani bir şekilde gerçekleşti;bu devasa kulelerin tamamen göçmesi oldukça şaşırtıcı bir durumdu.
Olayın hemen ardından ve hatta bugün bile bu yapıların yapısal olarak yetersiz olduğu, çelik kolonların eridiği veya yangın söndürme ekipmanının çalışmadığı konusunda birçok spekülasyon konuşulmaya devam ediyor.

Olay 3 adımda şu şekilde gerçekleşiyor;

1-Uçak, çarpışmayla beraber kolonlara zarar veriyor, ama ayakta kalıyor,

2-Yangın nedeniyle oluşan sıcaklıkta çelik elemanların mukavemetleri düşüyor,

3- Devrilme olmaksızın içe doğru bir çökme yaşanıyor,

Kulelerin genel tasarımını gözden geçirecek olursak;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kompleksin Bulunduğu Toplan Arsa Alanı: 290 x 215

1WTC Dünya Ticaret Merkezi- Kuzey Kulesi
Yapım Yılı: 1970
Kat Sayısı: 110
Yükseklik: (9 – 105) 4200-4600m2
Asansörler: 97 yolcu, 6 yük

2WTC Dünya Ticaret Merkezi- Güney Kulesi
Yapım Yılı: 1972
Kat Sayısı: 110
Yükseklik (2 – 109) 4200-4600m2
Asansörler: 97 yolcu, 6 yük

4WTC Dünya Ticaret Merkezi- Güney Doğu Plaza
Yapım Yılı: 1977
Kat Sayısı: 9
Yükseklik: (2 – 9) 7850m2
Asansörler: 12 yolcu, 1 yük

5WTC Dünya Ticaret Merkezi- Kuzey Doğu Plaza
Yapım Yılı: 1972
Kat Sayısı: 9
Yükseklik: (2 – 9) 10.050m2
Asansörler: 9 yolcu

6. Dünya Ticaret Merkezi- Gümrük
Yapım Yılı: 1975
Kat Sayısı: 8
Yükseklik: (2- 8) 7450m2

Yapı Malzemesi: Çelik, Alüminyum, Beton ve Cam

Yükseklik: WTC1: 417m (Anten ile 521), WTC2: 415 m

Yapı Alanı:Yaklaşık olarak 1.115.000m2

Kulerin Alanı: Her bir kule brüt olarak 445.000m2

Kullanılan Çelik:200.000 tondan fazla

Beton:425.000 m3

Pencere & Cam:43.600 pencere, 55.000m2 cam yüzeyi

Asansörler: 23 tanesi ekspres olmak üzere 99 asansör

Kulelerin yükseklik-genişlik oranı 6.8’dir. Yapının toplam ağırlığı yaklaşık olarak 500.000 ton idi. Binanın 225 km/s’lik bir kasırgaya direnmesi gerektiğinden tasarımda düşey yüklerden çok rüzgar yükleri ön plandaydı.

Bu, 2 kPa’lık (m²’de 0.203 ton) bir rüzgar yüküne karşı 5.000 ton toplam yanal yüke direnecek şekilde tasarlandı.

Her bir kulenin taşıyıcı sisteminde, merkezde 27 m × 40 m’lik bir çekirdek alan ve bunun dışında 244 dış kolondan oluşan düşey taşıyıcı elemanlar bulunuyordu. Asansörler, merdiven boşluklarını ve mekanik tesisat elemanları bu çekirdekte bulunuyordu. Aslında bu devasa binanın, yaklaşık yüzde 95’ini hava oluşturuyordu, göçme sonrası oluşan molozun sadece birkaç kat yüksekliğinde yükselmesinin sebebi de budur.

Çarpma Etkisi

Başta, kulelerin uçağın ilk çarpma etkisine gayet iyi dayandığı gözlendi. Bu, binanın kütlesinin uçağın kütlesinin 1.000 katından fazla olması ve binanın uçağın ağırlığının 30 katından fazla rüzgar yüküne direnecek şekilde tasarlandığı gözönüne alındığında binanın ilk çarpışmaya dayanması çok da şaşırtıcı değildi. Ayrıca, 11 Eylül günü belirgin bir rüzgarda bulunmuyordu.

Uçağın, kulelerin’nin çevre kolonlarıyla karşılaştırılabilecek tek metal bileşeni, uçak gövdesinin alt kısmındaki omurga kirişidir. Çarpma etkisi, kuşkusuz, dış çeperdeki birkaç kolonu tahrip etse de, ilk darbede kaybolan kolon sayısı çok fazla değildi ve buradaki yükler, fazlasıyla yedekli yapıda diğer kolonlar tarafından karşılanabiliyordu. Bu çarpma etkisinden daha önemli etki, uçakların ağırlığının neredeyse 1/3’ünü oluşturan 90.000 L galon jet yakıtının  patlamasıyla oluştu. Ortaya çıkan alev, açıkça çöküşün başlıca nedeniydi.

Yangın

Yakıtın alev almasından oluşan sıcaklığın çelik elemanları eritip eritmediği konusu hala tartışılmasına rağmen net olan iki şey, yangın sıcaklığından dolayı mukavemet kaybının gerçekleştiği ve yangında yapının farklı bölgelerinde farklı sıcaklıklardan kaynaklanan çeliğin şekil değiştirmeleri nedeniyle yapısal bütünlüğün kaybolduğudur. 18m genişliğindeki çelik kirişlere sahip olan yapıda, bu kirişlerin görevini yapamayacak duruma gelip bağlantılarının dağılması kaçınılmaz oldu.

Göçme

Neredeyse her büyük bina, bir kaç kolon kaybına izin veren fazladan dayanıma sahip şekilde tasarlanır. Çarpma etkisinden birkaç dış kolonun kaybederek ayakta kalan kulelerde, ortaya çıkan yangın birçok çelik elemanda hasara yol açtı. Bu konuda birçok uzman hasarın asıl sebebinin zayıf birleşim noktaları olduğunu savunmaktadır.
Kabul edilmesi gereken  iki net nokta bulunuyor. Birincisi, bina yeterince sağlam değildi, ikincisi, ağırlık merkezini bina planının dışına çıkarıp binanın devrilmesine neden olabilecek bir uçakla çarpma etkisi mümkün olamazdı. En yüksek sıcaklığın oluştuğu zeminlerin birinde veya ikisinde kirişlerin eğilmeye başlaması ve katların hızlı bir şekilde üst üste düşmesi binaların on saniye içinde çökmesine neden olan domino etkisini başlattı.