Mechanika zhroucení budov Světového obchodního centra osvětlena

Mechanika zhroucení budov Světového obchodního centra osvětlena

Fri Nov 18 11:42:33 CET 2016

V září jsme si připomněli 15. výročí teroristického útoku na věže Světového obchodního centra, jež se odehrál v New Yorku 11. září 2001. Pro řadu fyziků je jen těžko pochopitelné, jak mohl při této příležitosti v bulletinu Evropské fyzikální společnosti vyjít text podporující naivní a mnohokrát vyvrácené konspirační teorie uvažující řízenou demolici budov Světového obchodního centra [S. Jones a kol.: Europhysics News 47(4), 21-26 (2016)], jehož první autor ve fyzikální komunitě již dříve nechvalně proslul jako „spoluobjevitel“ tzv. studené fúze [S. E. Jones a kol: Nature 338, 737 (1989)]. 

Československý časopis pro fyziku proto v aktuálním čísle přináší článek špičkových odborníků v oboru mechaniky stavebních konstrukcí, Zdeňka P. Bažanta, profesora stavebního inženýrství a materiálové vědy na Northwestern University v Evanstonu, a Milana Jiráska, profesora stavební mechaniky na Fakultě stavební ČVUT v Praze, jež události proběhnuvší 11. září 2001 na Manhattanu osvětluje v souladu se základními pravidly fyzikální správnosti a vědecké etiky [Z. P. Bažant, M. Jirásek: „Zhroucení budov Světového obchodního centra (WTC) z hlediska stavební mechaniky“, Čs. čas. fyz. 66, 280-283 (2016)].

Náraz letadel věže WTC poškodil, ale základní funkce jejich nosné konstrukce zůstaly zachovány, i když došlo k jejímu oslabení. Hlavní příčinou zhroucení budov WTC byl požár obrovského rozsahu. Požár byl netypický tím, že ke vznícení došlo současně ve třech podlažích, zatímco běžné požáry se šíří z jednoho místa na druhé a zasáhnou další oblast, až když se předešlé místo již blíží k vyhoření. V případě WTC byl tedy poměr mezi objemem hořící oblasti a jejím povrchem mnohem větší než obvykle. Tím se výrazně snížila rychlost úniku tepla a bylo dosaženo vyšších teplot po delší dobu. Pouhá půlhodina zahřívání nad 150 °C stačila v oceli použité při stavbě WTC vyvolat významné viskoplastické přetváření, které vedlo ke vzpěrnému vybočení sloupů. V kombinaci s předchozím porušením nebo poškozením řady sloupů to nutně vedlo k iniciaci svislého pádu horní části budovy. V okamžiku nárazu do dosud nepoškozeného chladného podlaží těsně pod zónou požáru byla kinetická energie padajícího bloku o řád vyšší než energie potřebná pro plastické vybočení všech sloupů daného podlaží a to i za předpokladu, že nárazem a požárem bylo oslabeno jen jedno podlaží. Pokud by se uvažoval také lom ocelových sloupů a poškození požárem přes několik podlaží, přebytek energie by byl ještě mnohem větší. Při zhroucení každého dalšího podlaží narostl přebytek kinetické energie a rychlost pádu se neustále zvyšovala. Doba potřebná ke zřícení od jeho počátku až do okamžiku, kdy rozdrcená část narazila na zem, byla vypočtena na 12,6 s pro severní budovu a 10,5 s pro jižní budovu. Tyto časy souhlasí se seizmickými záznamy z Kolumbijské univerzity a jsou zhruba o 60 % delší než pro volný pád.

Při posuzování konspiračních teorií je rovněž třeba vzít v úvahu, že řízené demolice patří mezi nejnáročnější technické výkony. Vyžadují dlouhou a obtížnou přípravu, jíž z principu nelze realizovat v úplném utajení ani v opuštěném továrním objektu někde na předměstí, natož v plně obsazených a intenzivně využívaných budovách v centru velkoměsta, a bezchybné provedení, při němž musí být všechny okolnosti plně pod kontrolou demoličních techniků. I tak se dílo poměrně často nezdaří a jeho průběh neodpovídá plánu. Představa, že by se bezchybně provedená řízená demolice mohla odehrát za podmínek, jež nastaly na Manhattanu 11. září 2001, se nachází úplně mimo realitu.

Připravil: Redakce a vydavatel Československého časopisu pro fyziku

Foto: By Urban (Own work) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) or CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)], via Wikimedia Commons