Einsturz des World Trade Centers

Gegenstand und baulicher Aufbau

Der Einsturz des World Trade Centers ereignete sich am 11. September 2001 in New York City. Zwei von Al-Qaida-Terroristen entführte Boeing 767 wurden absichtlich in die Zwillingstürme geflogen. Der Nordturm (WTC 1) wurde um 8:46 Uhr EDT von American-Airlines-Flug 11 getroffen und stürzte um 10:28 Uhr ein. Der Südturm (WTC 2) wurde um 9:03 Uhr von United-Airlines-Flug 175 getroffen und brach um 9:58 Uhr zusammen. Der Nordturm brannte 1 Stunde und 41 Minuten, der Südturm 55 Minuten.

Die 110 Stockwerke hohen Türme waren bei ihrer Fertigstellung 1973 kurzzeitig die höchsten Gebäude der Welt. WTC 1 war 417 m (1368 Fuß) hoch, WTC 2 415 m (1362 Fuß). Auf dem Nordturm stand außerdem eine 110 m (362 Fuß) hohe Telekommunikationsantenne, wodurch die Gesamthöhe 530 m (1730 Fuß) betrug; sie wurde offiziell nicht zur Gebäudehöhe gezählt.

Die Türme besaßen eine gerahmte Rohrkonstruktion. Eng stehende Außenstützen teilten die Schwerkraftlast mit 47 Stahlkastenstützen im rechteckigen Kern. Oberhalb des zehnten Stockwerks gab es an jeder Gebäudeseite 59 Außenstützen mit einem Abstand von 1,02 m (3 Fuß 4 Inch). Aufzüge und Treppenhäuser lagen im Kern; der stützenfreie Raum dazwischen wurde durch vorgefertigte Bodenbinder überbrückt.

Die Decken bestanden aus 10 cm dicken Leichtbetonplatten auf geriffeltem Stahldeck. Die Fachwerkbinder überspannten 18 m (60 Fuß) in den langen und 11 m (35 Fuß) in den kurzen Bereichen. Zwischen dem 107. und 110. Stockwerk befand sich ein Hut- oder Auslegerfachwerk aus sechs Bindern entlang der langen und vier entlang der kurzen Kernachse. Es verteilte Lasten zwischen Kern und Außenbereich und trug im Nordturm größtenteils den Sendeturm.

Einschläge, Brände und Evakuierung

Flug 11 traf den Nordturm mit etwa 710 km/h zwischen dem 93. und 99. Stockwerk. Flug 175 prallte mit 540 mph (870 km/h) zwischen dem 77. und 85. Stockwerk in die Südfassade des Südturms. Dabei wurden 34 Außenstützen im Nordturm und 26 im Südturm zerstört. Mehrere Kernsäulen wurden durchtrennt oder schwer beschädigt. Die Flugzeugeinschläge rissen außerdem große Teile der Brandschutzisolierung ab: Im Nordturm fehlte sie an 43 der 47 Kernsäulen in mehr als einem Stockwerk sowie an Bodenbindern auf 5.600 m²; im Südturm an 39 der 47 Kernsäulen und an Bodenbindern auf 7.400 m².

Etwa ein Drittel des Treibstoffs verbrannte beim Aufprall und im Feuerball. Der übrige Treibstoff floss teilweise in Aufzugsschächte oder verbrannte innerhalb weniger Minuten. Im Nordturm gelangte Kerosin bis in den Keller, die Bahnhofshalle und die Lobby; anschließend brannte vor allem der Inhalt der Gebäude über mehrere Stockwerke. Die Hitze schmolz den Stahl nicht, erweichte und schwächte ihn jedoch und erzeugte zusätzliche Belastungen in den beschädigten Tragwerken.

Die Einschläge hatten unterschiedliche Folgen für die Flucht. Im Nordturm waren alle drei Haupttreppenhäuser A, B und C im Kern beschädigt oder blockiert. Oberhalb des 91. Stockwerks überlebte niemand. Im Südturm blieb das Treppenhaus A im nordwestlichen Kernbereich intakt; 18 Menschen konnten aus der Einschlagzone und den darüber liegenden Stockwerken entkommen. Im Nordturm starben nach NIST-Angaben 1402 Zivilisten am oder über dem Einschlagspunkt, im Südturm 614. Unterhalb der Einschlagstellen starben weniger als 200 zivile Opfer. Außerdem kamen die 147 Passagiere und Besatzungsmitglieder der beiden Flugzeuge, die zehn Terroristen sowie mindestens 18 Menschen am Boden und in angrenzenden Gebäuden ums Leben.

Insgesamt starben 343 FDNY-Angehörige und 71 Polizeibeamte, darunter 23 des NYPD und 37 des PAPD, sowie weitere Angehörige staatlicher Behörden. Der Artikel nennt zunächst insgesamt 2760 Tote durch Entführungen, Abstürze, Brände und Einstürze; später wird die Zahl der zivilen und nicht-zivilen Todesopfer auf 2606 geschätzt. Diese unterschiedlichen Angaben werden im Artikel nicht aufgelöst.

Mechanismus des Einsturzes der Türme

Der Einsturz wird als progressiver Einsturz beschrieben. Dabei versagt zunächst ein Teil der Tragstruktur; anschließend werden durch die Freisetzung von Gravitationsenergie und Aufprallkräfte weitere Bauteile zerstört. Bei den Türmen versagte der vom Flugzeug beschädigte Bereich. Der obere Gebäudeteil fiel auf die darunterliegende, zunächst noch intakte Struktur.

Nach dem Verlust der Brandschutzisolierung erhitzte sich der Baustahl. Kernsäulen wurden geschwächt und verkürzten sich durch Kriechvorgänge. Gleichzeitig knickten Stege der 60-Fuß-Fachwerkbinder, wodurch sich die Etagen um mehr als einen Meter durchbogen. Die durchhängenden Böden zogen an der Außenwand; die Außenstützen bogen sich und knickten schließlich ein. Der Hutbinder verlagerte einen Teil des Gewichts zum Umfang, konnte den Zusammenbruch aber nicht verhindern.

Die Verbindungen eines intakten Stockwerks konnten bei langsam aufgebrachter Last 11 zusätzliche Stockwerke tragen, bei plötzlich aufgebrachter Last jedoch nur sechs. Oberhalb der ungefähren Einsturzhöhe lagen im Nordturm 12 und im Südturm 29 Stockwerke. Deshalb konnte die darunterliegende Struktur die plötzlich einwirkende Last nicht auffangen.

In der ersten Phase zerstörte der obere Block die darunterliegenden Stockwerke ungefähr eines nach dem anderen. Die Aufprallenergie wurde bei jedem weiteren Aufprall erneut in die Tragstruktur eingebracht; Bodenverbindungen lösten sich von Außen- und Kernstützen. In der zweiten Phase knickten die Säulen von unten nach oben stockwerksweise ein. Der Prozess beschleunigte sich, bis jedes Stockwerk in weniger als einer Zehntelsekunde eingedrückt wurde.

Der Südturm stürzte wegen der höheren Aufprallgeschwindigkeit, des tieferen Einschlags und der seitlich versetzten Beschädigung früher ein. Die Evakuierungsinformationen des NYPD wurden wegen Problemen mit dem Funkverkehr nicht zuverlässig an die Feuerwehr weitergegeben. Der Nordturm hielt trotz seines früheren Einschlags länger, weil der mittige Einschlag symmetrischere Schäden verursachte und zunächst ein größerer Teil seiner Unterstützung intakt blieb. Seine Außenfassade fiel nach NIST-Angaben über etwa acht Stockwerke beziehungsweise 32 m (105 Fuß) mit freier Fallbeschleunigung; die ersten 18 Stockwerke des Abstiegs dauerten jedoch etwa 40 % länger als ein freier Fall.

Gebäude 7 und weitere Schäden

Beim Einsturz des Nordturms trafen schwere Trümmer das World Trade Center 7. Sie beschädigten vor allem die Südfassade und lösten Brände aus, die bis zum Nachmittag weiterbrannten. Die Sprinkleranlage war nicht vollautomatisch: Feuerlöschpumpen mussten manuell ausgelöst werden, die Etagensteuerungen hatten nur eine Verbindung zur Wasserleitung, und die Anlage benötigte Strom. Wegen des niedrigen Wasserdrucks stand wenig oder gar kein Wasser zur Verfügung.

Brände wurden unter anderem in den Stockwerken 6–10, 11–14, 19–22 und 29–30 festgestellt. Gegen 14:00 Uhr bemerkten Feuerwehrleute eine Ausbuchtung an der Südwestecke zwischen dem 10. und 13. Stockwerk. Um 15:30 Uhr wurden Rettungs- und Sucharbeiten in der Nähe des Gebäudes eingestellt. Um 17:20:33 Uhr begann der Einsturz mit dem östlichen mechanischen Penthouse; um 17:21:10 Uhr stürzte das gesamte Gebäude ein. Dabei gab es keine Todesopfer.

Nach der NIST-Erklärung dehnten sich durch die unkontrollierten Brände Deckenbalken nahe Säule 79 aus und drückten einen wichtigen Träger aus seinem Sitz. Die Decken um Säule 79 versagten in den Stockwerken 8 bis 14. Die dadurch ungestützte Säule 79 knickte ein und zog das östliche Penthouse sowie benachbarte Säulen nach unten. Der Einsturz breitete sich von Osten nach Westen über den Kern aus und überlastete anschließend die Randstützen.

Auch andere Gebäude wurden beschädigt oder zerstört. WTC 5 erlitt einen Großbrand und einen teilweisen Zusammenbruch. Zerstört wurden außerdem die St.-Nicholas-Kirche, das Marriott World Trade Center, South Plaza (4 WTC) und U.S. Customs (6 WTC). Ausgebrannt waren Gebäude des World Financial Center, 90 West Street und 130 Cedar Street. Das Deutsche Bank Building musste wegen Wasser-, Schimmel- und anderer schwerer Schäden abgerissen werden. Das Verizon Building wurde stark beschädigt, aber für 1,4 Milliarden US-Dollar wiederhergestellt. Die Fiterman Hall war nicht mehr zu retten. One World Trade Center wurde 2014 eröffnet.

Untersuchungen und Erklärungsmodelle

Frühe Analysen von Bauingenieuren führten den Einsturz auf das Zusammenwirken von Aufprallschäden, dem Verlust der Brandschutzisolierung, hohen Temperaturen und einem anschließenden progressiven Versagen zurück. Zdeněk P. Bažant veröffentlichte am 13. September 2001 einen Entwurf, wonach sich Kern- und Außenstützen durch die Hitze schwächten und verformten. Weitere Arbeiten stammten unter anderem von Oral Buyukozturk, Franz-Josef Ulm und Eduardo Kausel.

Die FEMA veröffentlichte ihren Bericht im Mai 2002. Sie bewertete Flugzeugschäden und Brände gemeinsam als entscheidend. Thomas Eagar vom MIT betonte, dass Kerosin Stahl nicht schmelzen konnte, aber große Brände entfachte. Die Hitze der brennenden Gebäudeinhalte wurde mit der Leistung eines großen kommerziellen Kraftwerks verglichen und führte über mehrere Minuten zu zusätzlicher Belastung sowie zur Erweichung und Schwächung der Tragwerke.

Das NIST veröffentlichte 2005 eine dreijährige, 16 Millionen Dollar teure Untersuchung. Es stellte fest, dass die Konstruktion der Türme keine Mängel aufwies und die Anschläge alle früheren Annahmen über mögliche Gebäudebelastungen übertrafen. Die NIST-Modelle untersuchten vor allem die Abfolge bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Einsturz unvermeidlich wurde; die eigentliche Dynamik des anschließenden Zusammenbruchs wurde nicht detailliert modelliert. Für die Analyse standen wegen der Aufräumarbeiten nur wenige physische Beweise zur Verfügung: etwa 236 einzelne Stahlstücke, obwohl 95 % der strukturellen Träger und Platten sowie 50 % der Bewehrungsstäbe geborgen wurden.

Das NIST erklärte die Brände zur Hauptursache: Durchhängende Böden drückten gegen die Außenstützen, diese bogen sich und knickten ein. Sobald sich der obere Gebäudeteil nach unten bewegte, war ein vollständiger progressiver Einsturz unvermeidlich. Andere Untersuchungen kamen teilweise zu abweichenden Einschätzungen. Asif Usmani und Kollegen hielten 2003 Brände allein für möglicherweise ausreichend; Barbara Lane von Arup erklärte dagegen, Türme hätten nach einem Großbrand auf drei Etagen auch bei vorhandener Brandschutzisolierung und ohne Flugzeugschäden einstürzen können.

Aufräumarbeiten und Gesundheitsfolgen

Die Aufräumarbeiten wurden von der Abteilung für Planung und Bau der Stadt New York koordiniert. Sie liefen rund um die Uhr mit zahlreichen Auftragnehmern und kosteten Hunderte von Millionen Dollar. Der große Schutthaufen brannte drei Monate lang. Anfang November, als etwa ein Drittel der Trümmer beseitigt war, wurde die Zahl der Feuerwehrleute und Polizeibeamten für die Bergung menschlicher Überreste reduziert, um die Trümmerräumung zu beschleunigen. Dies führte zu Auseinandersetzungen mit Feuerwehrleuten. 2007 dauerte der Abriss beschädigter Nachbargebäude noch an, während One World Trade Center weitergebaut wurde.

Die Einstürze erzeugten riesige Staubwolken, die Manhattan tagelang bedeckten. Die EPA erklärte am 18. September 2001, die Luft in Manhattan sei „sicher zum Atmen“. Ein Bericht des EPA-Generalinspektors von 2003 stellte jedoch fest, dass die Behörde damals nicht über ausreichende Daten für diese Aussage verfügt hatte.

Der Staub beeinträchtigte die Luftqualität erheblich und wird im Artikel wahrscheinlich als Ursache vieler Atemwegserkrankungen in Lower Manhattan bewertet. Genannt werden unter anderem Asbestose, Asthma, Nasennebenhöhlenentzündung und gastroösophageale Refluxkrankheit. Ersthelfer litten außerdem unter psychologischen Langzeitfolgen, darunter posttraumatischer Belastungsstörung. Betroffen waren auch Bewohner, Studierende und Büroangestellte in Lower Manhattan und Chinatown. Mehr als 18.000 Menschen erkrankten durch den Staub; mindestens drei weitere Todesfälle wurden gemeldet. Die Namen von Opfern, deren Tod mit dem giftigen Staub in Verbindung gebracht wurde, sollen in die Gedenkstätte des World Trade Centers aufgenommen werden.