arrows Realizace staveb arrowsBudování, kolaps a nová výstavba komplexu WTC v New Yorku, 2. díl
grafické podklady archiv autora
text Vlastimil Šrůma
číslo: 03/16
Budování, kolaps a nová výstavba komplexu WTC v New Yorku, 2. díl
Světové obchodní centrum (World Trade Center, WTC) v New Yorku a zejména jeho už neexistující obří hranoly ikonických věží Twin Towers (TT) byly a jsou jednou z nejznámějších světových staveb všech dob. Jsou něčím, co kvůli krajně pohnuté historii, teroristickým útokům z 11. září 2001 (útoky 9/11), jež znamenaly jejich spektakulární zkázu on-line prožívanou celou planetou, přerostlo hranice jedinečného stavebního projektu přitahujícího odborníky v globální společensko-politický symbol, o který se zajímají a který fascinuje nejširší vrstvy obyvatel celého světa.
odeslat odeslat    tisk tisk

 

Výstavba areálu WTC předcházející budování Twin Towers

Demoliční práce

Na významné části území určeného pro výstavbu WTC se nacházely už od roku 1921 pozemky populární Radio Row – stavebně zanedbané obchody a sklady s elektronikou (obr. 13), často vyřazenou z válečné techniky, a armádní výzbrojí. Tyto pozemky patřící stovkám drobných firem začaly být postupně vyvlastňovány pro veřejné účely, což umožnil status PANYNJ jako státního, tedy veřejného investora. Proces vyvlastňování začal už v roce 1963, vykoupit všechny potřebné pozemky se PANYNJ podařilo však až v březnu 1964. Každá z firem působících v oblasti dostala kromě peněz za vykoupený pozemek i odstupné 3000 USD bez ohledu na to, jak dlouho v místě byla a nakolik zisková byla její činnost. Přesto celý proces provázely úporné protesty vystěhovávaných firem. Asi 320 z nich se spojilo s tisícovkou živnostníků do „sdružení postižených” a chtěly se s PANYNJ soudit. Příslušný soud se však záležitostí odmítl zabývat. Po vykoupení pozemků pak probíhala od března 1965 do konce roku 1966 demolice staré zástavby. Celkem bylo zbouráno 164 budov různého stáří a charakteru.

Budování pažené stavební jámy a zemní práce

Vlastní stavba komplexu WTC byla slavnostně zahájena 5. srpna 1966 – a probíhala potom s přestávkami přes dvacet let, až do května roku 1987. Ještě v srpnu 1966 byly zahájeny práce na podzemní milánské stěně, která posléze ohraničila celé staveniště WTC. V únoru 1967 pak byla uzavřena smlouva s významnou newyorskou stavební firmou Tishman Realty & Construction, která se ujala role generálního dodavatele stavby.

Obr. 13. Typická zástavba Radio Row na místě budoucího WTC, zdroj: Andy Blair

Západní část území WTC až po dnešní Greenwich Street byla původně částí koryta řeky Hudson, území bylo zasypáno až při rozšiřování Manhattanu po roce 1797. Únosné skalní podloží, které tvoří téměř v celém rozsahu Manhattanu velmi kvalitní, kompaktní svor, je v místě areálu WTC 17 až 24 m hluboko, nadloží tam bylo v roce 1966 tvořeno především různými navážkami a sedimenty. K vybudování komplexu se musela vybudovat rozsáhlá otevřená stavební jáma o rozměrech 300 × 155 m, hluboká 21,5 m, kterou bylo rozhodnuto pažit železobetonovými podzemními stěnami kotvenými v několika úrovních zemními kotvami. Tato konstrukce získala pojmenování The Bathtube, tj. vana (obr. 14). Zásadním problémem staveniště byla vysoká hladina spodní vody a její intenzivní průsak z řeky Hudson, před kterým měla vodonepropustná podzemní stěna stavbu dlouhodobě chránit. Podzemní stěny byly budovány v současnosti již obecně známou metodou milánských stěn, tedy pod ochranou rýhy bentonitovou suspenzí a s betonáží stěny pod vodou odspodu. V roce 1966 šlo však v USA o víceméně novou metodu a navíc byl rozsah prací na výstavbě této stěny obrovský – trvaly plných čtrnáct měsíců, prováděla je kanadská firma Icanda, dceřiná společnost italské Impresa Costruzioni Opere Specializzate (ICOS) z Milána, která tuto metodu výstavby zavedla v padesátých letech 20. století jako první. Postupovalo se po lamelách standardní délky 6,7 m a tloušťky 0,91 m, lamel bylo součtem 152. Celková délka milánské stěny dosáhla 945 m. Do rýhy se vkládaly armokoše dlouhé až 22 m o hmotnosti až 25 t. Bentonit se dovážel až ze státu Wyoming. V průběhu odtěžování jámy byly pažicí betonové stěny kotveny ve čtyřech až pěti výškových úrovních šikmými lanovými kotvami do horniny za rubem stěny. V průběhu následné výstavby komplexu byly pažicí stěny využity jako obvodové stěny jeho podzemních podlaží. V důsledku rozepření podzemních pater nosným skeletem ztratily zemní kotvy do značné míry svůj statický význam. To, že byla jejich nosná funkce dlouhodobě zachována, se však kladně projevilo po útocích 9/11. Vnitřní nosná konstrukce podzemí WTC byla z velké zčásti zničena, zbytek bylo nutno rozebrat a odstranit. Kotvená podzemní stěna však události přečkala bez podstatnější úhony a její pažicí funkce zůstala i po 35 letech od vybudování v principu v plném rozsahu zachována (obr. 15).

Obr. 14. Odtěžování The Bathtube tvořené podzemními (milánskými) stěnami, zdroj: H. A. Dunne & Co.

Teprve po dokončení betonáže pažicích stěn mohla být vytěžena zemina ze stavební jámy. Celkem šlo o 918 mil. m3 materiálu, který se po náročném jednání se správou města navážel do řeky Hudson podél nábřeží souběžně s West Street. Spolu s dalšími navážkami, které na místo město ukládalo, tak vzniklo nové území, na němž později v osmdesátých letech vznikla rezidenční čtvrť Battery Park City a v těsné blízkosti WTC také komplex World Financial Center (WFC, současné Brookfield Place) podle návrhu architekta Césara Pelliho.

Během odtěžování prostoru jámy bylo nutno přeložit velké množství různých trubních a kabelových vedení. Území bylo doslova protkáno změtí telefonních a elektrických vedení, drátů požární signalizace, trasami pneumatické potrubní pošty, parovody a samozřejmě vodovodními, plynovými a kanalizačními rozvody. Během stavby věží bylo také nutno zachovat provoz železnice PATH vedené pod zemí. Dno jámy, na kterou bylo nutné se dostat, ale leželo mnohem hlouběji. Litinové ostění tunelů PATH bylo proto v rozsahu stavební jámy uloženo na ocelové podpěry a vytvořilo tak mostovku dočasného mostu, pod níž bylo možné dále těžit (obr. 16). Provoz původní stanice PATH a provizorního mostu mezi milánskými stěnami pažícími jámu a budovanou věží byl zachován až do otevření nové stanice v podzemí WTC v roce 1971.

Základy

Sloupy byly založeny plošně na ocelových patkách uložených na podkladní beton tloušťky 150 mm do mělkých kapes vystřílených ve zdravé skále podloží. Nosná jádra patek měla podobu svařenců ze tří vykřížených vrstev válcovaných I profilů, na stavbu se přivážely už hotové (obr. 17. a 18.). Nejčastěji měly půdorysnou plochu 7,4 m2 a výšku 1,52 m. Jejich hmotnost byla až 42 t. Sloupy se o ně opíraly prostřednictvím litinových roznášecích desek a masivního ocelového fixačního kříže. Po montáži sloupu byly svařence obetonovány konstrukčním betonem.

Nosný systém a základní data Twin Towers

Návrh a výstavba věží 1WTC a 2WTC, nových nejvyšších budov světa, přinesly velké množství technických novinek a provozně-organizačních inovací, které ve svém souhrnu umožnily úspěšné dosažení rekordní výšky. Rozsah a složitost komplexu WTC, a především budov Twin Towers, byly mimořádné. Realizace WTC si vyžádala jak obrovské množství materiálu a speciálních stavebních výrobků, tak i množství technických inovací a do té doby nepoužitých technologických postupů. Z koncepčního hlediska se jako dominující jeví tři tehdejší novinky:

? pažení rozsáhlé stavební jámy betonovými stěnami, do té doby v USA prakticky nepoužívanými;

? nový systém vertikální dopravy osob kombinující expresní a lokální výtahy, které na sebe navazovaly v tzv. skylobby a umožňovaly podstatně zvýšit rozsah užitné plochy a konečně

? použití zcela nového systému nosné konstrukce věží Twin Towers, ocelové varianty koncepce framed tube (tubusu tvořeného obvodovými stěnovými rámy).

Tento konstrukční systém výškových budov vyvinul Fazlur R. Khan ze SOM a poprvé byl použit v betonové variantě v polovině šedesátých let v Chicagu u 120 m vysoké budovy DeWitt-Chestnut Apartments (současná Plaza on DeWitt). U tohoto systému jsou prvky svislé nosné konstrukce, v tomto případě masivní ocelové sloupy, uspořádány v podobě sdružených patrových rámů po obvodě budovy, takže vytvářejí značně tuhý, do základů vetknutý uzavřený tubus (obr. 19). Ten se jednak podílí spolu s jádrem budovy na přenosu gravitačních sil, především však velmi efektivně zachycuje příčně působící zatížení, v případě WTC dominantně zatížení větrem. Nový konstrukční systém umožnil ušetřit u budovy této výšky až 40 % konstrukční oceli, které by bylo jinak třeba při použití konvenčního prostorového rámu. Použití systému „framed tube“ navíc umožnilo uvolnit plochu kanceláří od mezilehlých sloupů, které byly až do té doby samozřejmou součástí obousměrných patrových rámů dosavadních mrakodrapů. Na každém kancelářském podlaží Twin Towers tak vznikly dva rozlehlé kancelářské prostory 15 × 60 m bez jakýchkoliv mezisloupů, které si firmy mohly půdorysně členit nenosnými příčkami víceméně libovolně podle svých potřeb (obr. 20).

 Obr. 15. Současná podoba původní kotvené podzemní stěny z roku 1968

Ve vrcholu, v úrovni 107. až 110. podlaží, měly obě věže navíc rošt z ocelových příhradových příčlí propojujících obvodové sloupy s jádrem napříč celým příčným rozměrem budovy. Příčlí bylo vždy deset, šest jich bylo vedených rovnoběžně s delším rozměrem jádra, další čtyři pak kolmo k nim. Tyto příhradové konstrukce budovy ztužovaly a pomáhaly redistribuovat zatížení mezi obvodovými sloupy a sloupy jádra, především měly však podpírat vysoké a těžké antény, s jejichž umístěním na věžích se počítalo. Nakonec byla taková anténa umístěna na severní věži 1WTC.

Obr. 16. Provizorní most podzemní trati PATH během výstavby WTC, zdroj: Andy Blair

Obě věže měly shodně 110 nadzemních podlaží (NP) a byly vůči sobě půdorysně situovány uhlopříčně, aby si minimálně překážely ve výhledu. Každá s obou budov měla na úrovni přízemí působivý vstupní foyer vysoký šest standardních pater (obr. 21). Tyto foyery byly obloženy leštěným bílým italským mramorem druhu Regina di Bianchi, nerezovou ocelí a osvětlovaly je křišťálové lustry. Přístup do nich byl jednak z uliční úrovně a centrálního prostranství Austin J. Tobin Plaza, jednak eskalátory z podzemních podlaží. Pod úrovní Twin Towers leželo pět, někde až šest podzemních podlaží (PP). Na 1. a 2.PP bylo umístěno oblíbené nákupní středisko The World Trade Center Concourse, svého času největší na Manhattanu. Na 3. až 6.PP byly situovány četné technologické provozy, které sloužily nejen věžím 1WTC a 2WTC, ale v řadě případů celému WTC. Na úrovni 4.PP byla od roku 1971 v provozu nová stanice příměstské železnice PATH. Největší plochu těchto nejnižších podzemních podlaží však zabíralo parkoviště pro více než 2000 vozidel.

Obr. 17. a 18. Svařence ocelových základových patek sloupů Twin Towers

Obr. 17. a 18. Svařence ocelových základových patek sloupů Twin Towers

 

Twin Towers měly čtyři dvojice technických podlaží: 7./8.NP, 41./42.NP, 75./76.NP a 108./109.NP a mezi nimi shodně 33 + 33 + 32 kancelářských podlaží. Na dvou mezilehlých podlažích (44.NP a 78.NP) byla umístěna již zmíněná skylobby, na nichž se mj. přesedalo mezi expresními a lokálními výtahy (obr. 22). Standardní konstrukční výška nadzemního podlaží činila 3,66 m, světlá výška kanceláří 2,44 m.

Obě věže měly masivní čtvercový půdorys rozměru 63,3 × 63,3 m, konstantní po celé jejich výšce, s nárožími okosenými pod 45°. Celková plocha jednoho podlaží činila cca 4000 m2, užitná pronajímatelná plocha necelých 3700 m2 a užitná kancelářská plocha cca 2840 m2. Celková podlahová plocha každé z obou věží byla tehdy bezprecedentních 418 000 m2, užitná kancelářská plocha 350 000 m2. Přibližná hmotnost každé z obou věží byla cca 500 000 t.

Obr. 19. Montáž nosné konstrukce věže 1WTC, zdroj: eralsoto

Od svého dokončení v dubnu 1973 až do otevření Sears Tower (dnes Willis Tower) v Chicagu v závěru téhož roku nesly věže 1WTC a 2WTC oficiální titul nejvyšších budov světa. To však není to nejpodstatnější. Twin Towers se velmi rychle staly budovami, které pro celý svět změnily vizuální, „fyzické“ vnímání New Yorku jako žádná jiná stavba dlouho předtím. Staly se prvořadou kulturní ikonou New Yorku a USA. Nekompromisně dominovaly panoramatu Manhattanu, a priori byly kontroverzní svou až arogantní tvarovou suverenitou. Pro to, co podprahově vyzařovaly, jej jedni ctili, až milovali, jiní naopak až nenáviděli. Twin Towers byly i architektonickou a stavební komunitou vždy přijímány ambivalentně. Vedle obecného respektu na nich jedna část odborníků obdivovala čistotu tvarů a jedinečnou odvahu, s níž překračovaly horizont internacionálního stylu korporátních budov, ta druhá naopak poukazovala na brutální předimenzovanost hmot a devastaci panoramatu Lower Manhattanu včetně zničení cenné uliční sítě. Už jejich přípravu a celou výstavbu provázely boje a soudní procesy a věže 1WTC a 2WTC (a celý komplex WTC) byly předmětem sporů až do konce sedmdesátých let 20. století.

Obr. 20. Půdorysné schéma věží Twin Towers s rozmístěním obvodových sloupů a sloupů jádra

Severní věž 1WTC byla budována jako první. Montážní práce na její ocelové konstrukci byly zahájeny 6. srpna 1968, hrubá stavba byla zakončena slavností „topping-out“ 23. prosince 1970. Do jejích prvních pronajatých prostor se nastěhovali nájemníci už 15. prosince 1970, poslední práce na budově byly dokončeny však až v roce 1972. Věž 1WTC byla zprovozněna zároveň s věží 2WTC slavnostním shromážděním a přestřižením pásky 4. dubna 1973. Budova 1WTC měla výšku 417,0 m (1368 stop) a i s anténou měřila 527,2 m (1729 stop), byla tedy stejně vysoká jako Willis Tower (tehdy Sears Tower) v Chicagu. Telekomunikační anténa výšky 110 m netvořila původně součást budovy, byla přidána až v roce 1978 (obr. 23). Zajímavostí je že tato budova měla na přání PANYNJ dvě podlaží se světlou výškou místností o 2 a 4 stopy větší než všechna ostatní kancelářská podlaží obou Twin Towers, proto byla budova 1WTC o 1,8 m vyšší než 2WTC. Jádro 1WTC bylo svým delším rozměrem orientováno ve směru západ-východ. Ve 106. a 107. podlaží budovy byla v dubnu 1976 otevřena vyhlášená restaurace Windows on the World (obr. 24).

Obr. 21. Vstupní foyer v 1WTC a 2 WTC, zdroj: Smurfy

Jižní věž 2WTC se stavěla jako druhá. Práce na její montáži byly zahájeny v lednu 1969 a slavnostně zakončeny 19. července 1971. První nájemníci se nastěhovali do budovy v lednu 1972. Jak už bylo zmíněno, věž 2WTC byla zprovozněna zároveň s budovami 1WTC a 5WTC 4. dubna 1973. Budova 2WTC měla výšku 415,1 m (1362 stop). V jejím 107. podlaží, ve výšce 400 m, bylo situováno nesmírně populární vnitřní vyhlídkové patro Top of the World. To bylo v prosinci 1975 rozšířeno o atraktivní venkovní ochoz přístupný dvěma krátkými eskalátory, jimiž se návštěvníci dostali až nad nejvyšší 110. podlaží, do výšky cca 420 m (obr. 25). Jádro 2WTC bylo svým delším rozměrem orientováno ve směru sever-jih.

Obr. 22. Základní půdorysné rozměry a schematický svislý řez věží Twin Towers

Nosné konstrukce, protipožární ochrana ocelových prvků

V lednu 1967 byly uzavřeny první smlouvy na dodávky prvků ocelových konstrukcí (OK) budovy v ceně 74 mil. USD s několika dodavateli, mezi nimi i s Banker Steel Company LLC, jež dodala segmenty obvodových nosných rámů, a firmou Karl Koch Erecting Company (sídlo v New Yorku), která pak prováděla i montáž nosných konstrukcí obou věží. Montáž stěn Twin Towers z prefabrikovaných segmentů zahájená v srpnu 1968 významně urychlila výstavbu a umožnila také snadnější dohled nad dodržováním jakosti výrobků a prací. Pro montáž každé z obou věží se používaly čtyři samošplhací jeřáby Favco Standard 2700 dodané firmou Favelle Mort Ltd. (dnes Favelle Favco Group) z Nového Jižního Walesu v Austrálii (obr. 19 a 28). Šlo o první nasazení tohoto typu jeřábů v USA.

Plošné stěnové rámy Twin Towers byly sestaveny vždy z 59 komorových sloupů z velmi pevné oceli osově vzdálených 1,016 m a propojených navzájem tuhými vodorovnými parapetními plechy. V rozsahu výšky parapetních plechů byla „vnitřní“ stěna sloupů vynechána – byla nahrazena přímo tímto plechem. Dříky budov tak měly po obvodě celkem 236 viditelných svislých sloupů, ve skutečnosti se však jednalo do značné míry o souvislé ocelové stěny s vynechanými okenními otvory. Masivní parapetní plechy vytvářely ve statickém a konstrukčním smyslu příčle stěnových rámů, přenášely smykové namáhání mezi jednotlivými sloupy. Na vodorovné zatížení tak stěny působily jako mohutné Vierendeelovy nosníky. Montáž stěn se prováděla ze segmentů hmotnosti až 22 t, které byly široké 3,05 m a měly většinou délku přes výšku tří pater, tj. standardně 10,98 m. Tyto segmenty sestávaly z trojice vzájemně už svařených sloupů, jejich rozměr ve směru tloušťky stěny činil cca 1,3 m. Ve vodorovném směru se segmenty mezi sebou spojovaly šroubovými spoji v úrovni parapetních plechů. Používaly se k tomu oboustranné deskové příložky. Nastavování segmentů po výšce bylo vystřídané. V každém podlaží se stykovala jen třetina segmentů, dvě třetiny jich probíhaly a byly stykovány v jiných podlažích. Speciální segmenty ze dvou krajních sloupů a neprůběžné střední svislé výztuhy vytvářely zkosená nároží budov. Staveništní spoje segmentů byly umístěny uprostřed výšky podlaží a byly šroubované (obr. 26). Každá ze stěn budov byla ve vodorovném směru mezi nárožími sestavena z devatenácti segmentů (57 sloupů). Sloupy nárožních segmentů byly umístěny s menším odstupem od krajních sloupů sousedících segmentů, než byla standardní vzdálenost sloupů v segmentech. Okosení nároží, v nichž už žádné průběžné sloupy umístěny nebyly, tím byla zpevněna a ztužena (obr. 27). K vytvoření obvodových nosných tubusů každé z obou věží bylo třeba namontovat téměř 3000 (!) stěnových segmentů.

Obr. 23. Detail antény osazené na vrcholek věže 1WTC v roce 1978

Obvodové sloupy měly obdélníkový průřez o vnější délce stran typicky 343 × 356 mm a byly svařeny z válcovaných plechů odstupňovaných tlouštěk. Jak tloušťka plechů, tak i pevnost použité oceli klesaly v pásmech s rostoucí výškou budovy. Pro spodní segmenty věží byla použita ocel pevnosti 670 MPa, ocel nejvýše umístěných segmentů už měla pevnost jen 260 MPa. Byla použita vysoce kvalitní konstrukční ocel certifikovaná laboratořemi Underwriters Laboratories (UL) podle normy ESTM E119. Ve spodní části budovy se vždy tři sloupy spojovaly v gotizujícím stylu „větvení“ v jeden jediný. Tyto „kmenové“ sloupy probíhaly ve vzájemné osové vzdálenosti 3,05 m od úrovně 7.NP přes všechna podzemní podlaží až na základovou patku. V rozsahu nejnižších podzemních podlaží byly kmenové sloupy zavětrovány mohutnými prizmatickými ocelovými kříži výšky 15 m vedenými pod úhlem 45°.

Segmenty obvodových stěn byly vyráběny a kompletovány v železárně a mostárně firmy Banker Steel Company LLC v Lynchburgu (stát Virginie). Po železnici byly převáženy na železniční pozemek Penn Central Transportation Company v New Jersey a odtud podle aktuální potřeby dováženy na staveniště většinou brzy ráno po silnici Hollandovým tunelem, některé kusy i lodí přes řeku Hudson. Vnější plochy obvodových sloupů byly kryty stříbrošedými hliníkovými výlisky s přísadou hořčíku a křemíku (obr. 29). Výlisky dodala firma Aluminium Company of America. Výsledné čtvercové rozměry obložených sloupů byly 450 × 450 mm. Hmotnost OK nadzemní části každé z obou věží činila 91 000 t, z toho 78 000 t konstrukční ocel. Ocelová nosná konstrukce budov byla montována rychlostí tři podlaží za deset dní.

Obr. 24. Legendární restaurace Windows on the World v nejvyšších patrech věže 1WTC, zdroj: Burt Glinn

Jádra věží byla ocelová a měla půdorysné rozměry 26,8 × 42 m. Jejich základním konstrukčním prvkem bylo 47 masivních ocelových sloupů (obr. 30), které probíhaly celou výškou budovy až na zdravou svorovou skálu, na níž byly uloženy prostřednictvím ocelobetonových patek obdobně jako sloupy obvodové. V dolní části věže mělo jádro 78 sloupů. Sloupy jádra se podílely na přenášení svislých sil z budovy do podzákladí a nad 66.NP se s narůstající výškou snižovala jejich průřezová plocha. Průřezy sloupů ze svařených plechů byly ve vyšších patrech nahrazeny válcovanými profily H se širokými přírubami. Ve spodní části budov až do 44.NP, kde se nacházelo nižší skylobby, měla většina sloupů dvojkomorový profil 558 × 1371 mm, tloušťka plechu byla 127 mm. Ve střední části budovy až do 78.NP, kde bylo vyšší skylobby, měly sloupy průřez 482 × 1117 mm a v nejvyšším úseku budovy už jen jednokomorový průřez 406 × 914 mm s tloušťkou plechu 51 mm.

V jádře budovy byly soustředěny výtahové a další technologické šachty, tři schodiště, sanitární rozvody a zařízení i technické místnosti. Pro překonání technických podlaží 44 a 78 byla obě krajní schodiště vyvedena spojovacími chodbami vně jádra budovy, protože jejich prostor v těchto patrech zaujímaly strojovny expresních výtahů. Díky tomuto uspořádání bylo při útocích 9/11 i po nárazu letadla do věže 2WTC možné se do jednoho ze schodišť dostat a použít jeho spodní část jako únikovou cestu.

Obr. 25. Venkovní ochoz vyhlídkového patra Top of the World na věži 2WTC

Vodorovné stropní konstrukce, které musely přemostit nezvykle velké prostory kanceláří, v nichž chyběly vnitřní sloupy, byly vytvořeny z originálních ocelových stropních segmentů spřažených ve výsledném stavu dodatečně dobetonovanou deskou do souvislých stropních desek (obr. 31 a 33). Předem vyrobené ocelové segmenty měly podobu samonosných roštů z ocelových příhradových průvlaků a kolmo k nim vedených trámů, které podporovaly ocelový vlnitý plech, na nějž se dodatečně, po montáži roštů, zhotovila spřahující deska z lehkého betonu pevnosti 21 MPa o tloušťce standardně 102 mm. Segmenty stropních desek se osazovaly jeřáby a kladly se na sraz. Standardně měly šířku 3,96 nebo 5,94 m (násobky osové vzdálenosti obvodových sloupů) a délku 10,7 nebo 18,3 m v závislosti na tom, jaká byla jejich orientace vůči jádru budovy. Konstrukční tloušťka segmentů činila 0,737 m, s vybetonovanou deskou měla spřažená stropní konstrukce nad kancelářemi tloušťku 0,84 m.

Spřažené stropy byly lehké, a přitom relativně velmi tuhé. Kromě přenášení svislého zatížení ztužovaly věže v příčném směru a roznášely vodorovné zatížení mezi obvodovým tubusem a vnitřními sloupy jádra. Konce horních pásů hlavních příhradových nosníků stropních desek byly na vnější straně jednak přišroubovány ke konzolkám parapetních plechů, jednak přivařeny k vodorovným plechům vyčnívajícím z obvodových sloupů (obr. 32). Tyto spoje byly provedeny v ose každého druhého sloupu, tj. ve vzájemných vzdálenostech 2,03 m.

Na vnitřní straně byly příhradové nosníky stropů přišroubovány k stojinám U profilů přivařených přírubami k ocelovým sloupům jádra. Do spojů stropních panelů a vnějších sloupů bylo vloženo celkem na 10 000 speciálních viskoelastických tlumičů, které snižovaly kmitání budovy. Spřažené stropní konstrukce technických podlaží 41./42.NP, 75./76.NP a 108./109.NP byly oproti běžným kancelářským podlažím zesíleny. Prefabrikované segmenty nahradil na místě montovaný pravoúhlý rošt ocelových plnostěnných nosníků stejné výšky. Zesíleny byly v rozsahu jádra budovy i stropy běžných kancelářských podlaží, spřahující betonová deska měla v tomto případě tloušťku 127 mm.

Obr. 26. Schéma skladby a rozměry stěnových segmentů obvodových sloupů

Obvodové i vnitřní ocelové sloupy, parapetní plechy, nosníky a příhradoviny stropních konstrukcí a všechny další nosné ocelové prvky byly chráněny proti požáru izolačními nástřiky v kombinaci s obkladem ze sádrokartonových desek. Nástřikem izolační směsi SFRM (Spray-Applied Fire-Resistive Materials) byly chráněny plnostěnné a příhradové nosníky stropů. V průběhu nástřiku byly budovy postupně obalovány do žluté ohnivzdorné tkaniny, aby se zabránilo rozptylu složek izolační malty do okolí (obr. 19). Kombinace nástřiku SFRM v projektované tloušťce 50 mm a sádrokartonových obkladů bylo použito u sloupů jádra. U SFRM se jednalo převážně o nástřik s plnivem ze zdraví škodlivých azbestových vláken. Záznamy o tom, jaký byl přesný rozsah aplikace azbestocementu po výšce obou věží, byly údajně zničeny a tyto údaje nejsou známy. Když totiž správa města New York použití azbestu na stavbě WTC v dubnu 1970 zakázala, zpracovávalo se i po tomto termínu dál již zakoupených 400 t azbestu. Reálně tak byl azbest používán až do 64. podlaží budovy 1WTC a údajně až do 12. podlaží věže 2WTC. V dalších fázích výstavby byly už ocelové prvky chráněny nástřiky a nanášením ohnivzdorné malty, do nichž byly přidávány šupinky expandovaného vermikulitu. Naprostá většina obvodových sloupů byla izolována ze tří vnějších stran nástřikem a z vnitřní, interiérové strany nahazovanou omítkou (obr. 34).

Obr. 27. Stěnové segmenty během montáže

Po uhašení požáru, který v únoru 1975 vypukl na 11.NP budovy 1WTC a rychle se šířil komunikačními šachtami v rozsahu 9. až 19.NP, byla provedena diagnostika stavu protipožární izolace na reprezentativním výběru prvků ocelových konstrukcí, a to v různých výškových úrovních obou věží. Bylo konstatováno, že zatímco průměrná tloušťka azbestocementových nástřiků u 1WTC činila pouhých 19 mm, průměrná tloušťka vermikulitových nástřiků u 2WTC činila „už“ 38 mm. Za nedostatečnou označil protipožární izolaci i průzkum provedený po bombovém útoku v únoru 1993. Zjištění učiněná v letech 1975 a 1993 vedla po útocích 9/11 k diskuzím, nakolik mohl vést ke kolapsu Twin Towers mimo jiné právě fakt, že tloušťka protipožárních izolací místo od místa kolísala a mohla být právě v zasažených patrech nedostatečná.

Od poloviny osmdesátých let město požadovalo po PANYNJ, aby izolaci s azbestem odstranil a nahradil ji jinou protipožární ochranou. Náklady těchto prací byly propočteny nejdříve na 200 mil. USD, později se však se všemi souvisejícími nákladovými položkami vyšplhaly až na cca 1 mld. USD. Z důvodu nutnosti výměny azbestocementové izolace bylo třeba postupně vystěhovávat celá podlaží pronajatých kanceláří. Tyto obtížné operace byly ze strany PANYNJ přes patnáct let oddalovány a celkově k nim došlo jen ve velmi omezeném rozsahu.

Obr. 28. Montáž ocelové nosné konstrukce Twin Towers pomocí jeřábů „kangaroo“, zdroj: H. A. Dunne & Co.

Nenosné části Twin Towers a jejich technologické vybavení, zajímavosti

Každá z obou věží měla 21 800 oken širokých 0,502 m a vysokých od 2,21 do 2,97 m. To představovalo 27 870 m2 tabulí skla. Jejich výrobu a celkovou dodávku zajišťovala již v současnosti zaniklá firma Libbey-Owens-Ford Comp. (L-O-F) z Toleda ve státě Ohio. Použita byla tehdy ještě jednoduchá skla dvou typů. V kancelářích byla okna s bronzově tónovaným 6,4 mm tlustým sklem Tuf-flex redukujícím tepelné záření, jehož houževnatost byla zvýšena popouštěním. Vysoká okna vstupních foyerů vyplňovaly vysokozátěžové skleněné tabule tloušťky 19,1 a 15,9 mm.

Jak už bylo zmíněno, jedním z klíčových faktorů efektivního návrhu budovy bylo úsporné řešení výtahů. Na základě dobrých zkušeností z budovy John Hancock Center v Chicagu z roku 1969 s premiérovým použitím tzv. skylobby, tedy podlaží, v nichž se řízeně přesedá z velkokapacitních expresních výtahů do menších výtahů, které pak lokálně obsluhují už jen patra vymezeného výškového segmentu budovy, byla skylobby navržena i ve 44. a 78. podlaží obou věží WTC. Použití velkokapacitních expresních výtahů a sdílení výtahových šachet více výtahy nad sebou v různých segmentech budovy vedlo v důsledku ke zvýšení průměrné užitné plochy kanceláří z 62 na 75 % plochy půdorysu. Celkem bylo provozováno v každé z obou věží 99 výtahů: 23 expresních pro 55 osob, 72 lokálních a čtyři velkorozměrové, nákladní. Expresní výtahy, vyvážející osoby do nejvyšších pater, se pohybovaly rychlostí 8,1 m/s. Kromě výtahů byla každá z obou věží vybavena šestnácti eskalátory.

Věže byly napájeny přes ústřední rozvodnu WTC vedením o napětí 13,8 kV. Kabely vedly jádry budov do transformoven umístěných na technických dvojpodlažích, kde bylo napětí transformováno nejdříve na 480/277 V a následně na konečných 208/120 V rozvedených po budovách. Kromě napojení na externí zdroj elektřiny měly budovy i svoje vlastní nouzové dieselové generátory umístěné jednak v podzemí obou věží, jednak na střeše budovy 5WTC. Pro chlazení Twin Towers a celého komplexu WTC klimatizací byla v podzemí věží vybudována do té doby největší jednotka pro chlazení vody na světě se sedmi centrifugami souhrnného chladicího výkonu 1725 MW. Technické normy z roku 1968, podle kterých byla projektová dokumentace Twin Towers vypracována, ještě ve výškových budovách nepožadovaly sprinklery. Výjimku představovaly podzemní prostory. Kromě podzemního parkoviště proto v Twin Towers nikde sprinklery nebyly. Až po zmíněném požáru z února 1975 se PANYNJ rozhodl jimi obě věže vybavit. Montáž sprinklerů se však vlekla 25 let, poslední byly osazeny až v roce 2000.

V prostranství Austin J. Tobin Plaza, v koridoru mezi oběma budovami Twin Towers, docházelo v důsledku tzv. Venturiho efektu k výraznému proudění vzduchu, často zde „uměle“ vznikal nepříjemně prudký vítr. Ve zvlášť větrných dnech byla dokonce natahována lanová zábradlí, aby se jich chodci mohli přidržovat. Situace se zlepšila po roce 1999, kdy bylo prostranství předlážděno a byly na něm instalovány doplňující drobné stavby, které soustředěný vzduchový koridor částečně rozbily. V centru prostranství stála 7,6 m vysoká, bronzová skulptura The Sphere sochaře Fritze Koeniga (obr. 35).

Dne 7. srpna 1974 ráno přešel mezi Twin Towers (TT) francouzský provazochodec Philippe Petit z jižní (2WTC) na severní věž (1WTC). Akce byla tajná a dlouhodobě pečlivě připravovaná. Skupině zasvěcených osob se podařilo přelstít ostrahu budov a mj. vyvést na střechy smotané lano hmotnosti 200 kg, rozmontovanou 8 m dlouhou a 25 kg těžkou tyč pro držení rovnováhy a další potřebný mobiliář včetně fotoaparátů a filmových kamer. Než na akci strážní služba přišla a zavolala policii, klidný a usměvavý Petit byl už na laně mezi budovami a nedalo se nic dělat (obr. 36). Petit byl po dokončení vzdušné procházky sice nakrátko zatčen, jeho sláva tím však jen vzrostla. Petitovi a jeho procházce mezi vrcholky Twin Towers byl po dokumentárním filmu Muž na laně (Man on Wire) z roku 2008 věnován i stejnojmenný hraný film The Walk z roku 2015.

Obr. 29. Charakteristický vzhled pláště Twin Towers s rastrem sloupů chráněných hliníkovými výlisky

Provoz komplexu WTC a jeho další vývoj

Celá sedmdesátá a osmdesátá léta 20. století trvalo, než se budovy TT podařilo zaplnit nájemníky v uspokojivém rozsahu. O budovách se dlouho mluvilo jako o bílém slonovi, tj. velmi neekonomické investici, která z různých důvodů nenachází dlouhodobě reálné využití a jeví se jako zbytečná (obr. 37). Došlo k podobné situaci jako v roce 1931, kdy byla Empire State Building rovněž dostavěna právě na začátku ekonomické krize. I tato budova byla pak dlouhá léta poloprázdná.

V prvních letech byly klíčovými nájemci různé vládní úřady a organizace, svoje sídlo v budovách měly hlavně úřady státu New York. Až v osmdesátých letech, v údobí ekonomického zotavení, začal narůstat počet nájemců z řad privátních firem. Mnohé z nich byly z finančního sektoru. V devadesátých letech už byly Twin Towers solidně zaplněny, svoje kanceláře v nich mělo přes 500 organizací, mezi nimi investiční banky Morgan Stanley a Cantor Fitzgerald nebo pojišťovna Aon Corporation. Svoje ředitelství do budovy 1WTC přenesl i sám vlastník komplexu Port Authority of New York and New Jersey. V budovách WTC pracovalo ve všední dny až 50 tisíc osob a jeho lokalitou prošlo denně dalších až 200 tisíc osob. Komplex WTC měl dokonce svoje vlastní poštovní směrovací číslo.

Obr. 30. Detail ocelového sloupu jádra 

Jak už bylo zmíněno, v roce 1987 se komplex WTC rozrostl o sedmou budovu. V roce 1980 získal developer Larry A. Silverstein a jeho firma Silverstein Properties souhlas s dlouhodobým pronájmem pozemku severně od komplexu WTC, přímo proti budově 6WTC přes ulici Vesey Street, od PANYNJ, který je jeho vlastníkem. V letech 1983 až 1987 na ní Silverstein vybudoval podle návrhu architektonické kanceláře Emery Roth & Sons další kancelářskou budovu o 47 podlažích se 174 000 m2 užitné plochy, která nesla označení 7WTC.

Třebaže tuto budovu vlastnil Silverstein, byla formálně přičleněna k WTC a napojena na stávající komplex i fyzicky dvěma lávkami pro pěší přes Vesey Street. Budova, kterou se pak až do devadesátých let nedařilo dostatečně pronajmout, znamenala pro Silversteina těžkou finanční zátěž.

Obr. 31. Schéma uspořádání ocelových stropních segmentů 

S hospodářským oživením počátku devadesátých let se začaly správy států New York a New Jersey snažit i o oživení Lower Manhattanu, kde po celé dlouhé období ropných krizí a ekonomické stagnace vázl rozvoj realit a stagnovaly nájmy kanceláří. S příchodem nového republikánského starosty New Yorku Rudolpha („Rudyho“) W. L. Giulianiho do úřadu v roce 1994 a nového guvernéra státu New York, rovněž republikána, George E. Patakiho do funkce v roce 1995 se objevily první návrhy, aby se PANYNJ úplně vzdal realitních aktivit kolem WTC a prodal nebo alespoň pronajal komplex nějaké privátní developerské společnosti. Konečné rozhodnutí o tom, že PANYNJ WTC pronajme a správa komplexu tak bude privatizována, padlo v roce 1998.

Obr. 32. Detail napojení příhradových nosníků stropů na obvodové sloupy 

O pronájem celého WTC v té době už několik let usiloval právě Silverstein, vlastník budovy 7WTC. Jednání o podmínkách obřího kontraktu se vedla ještě několik let a smlouva byla nakonec podepsána až v červenci 2001. Práva ke správě a pronájmu komplexu WTC byla podle této smlouvy postoupena společnosti Silverstein Properties na 99 let za jednorázovou cenu 3,2 mld. USD a platbu nájemného za pozemky ve výši 100 mil. USD ročně. Součástí smlouvy se stal i závazek nájemce stavebně a technologicky komplex udržovat a v případě mimořádných událostí, které by WTC poškodily, komplex řádně opravit a pokud bude potřeba, i znovu vybudovat. Larry A. Silverstein si tak pronajal od PANYNJ komplex WTC pouhých šest týdnů (!) před útoky 9/11. Podstatnou skutečností je, že na smlouvu o pronájmu WTC navazovalo množství pojistných smluv, a to u 24 (!) různých pojišťoven po celém světě. Celková výše nejrůznějších pojištění komplexu dosáhla 3,5 mld. USD (4,8 mld. USD v cenové úrovni 2016). Problémem, který měl poměrně zásadní dopad na zahájení pozdější opětovné výstavby WTC, bylo, že ne všechny dojednané pojistné smlouvy byly v okamžiku útoku 9/11 už podepsané. Mezi Silversteinem a pojišťovnami proto později došlo k závážným právním sporům o platnost a účinnost některých smluv.

Obr. 33. Pohled do typického kancelářského podlaží po hrubé montáži ocelových konstrukcí, zdroj: igloowho 

Dne 26. února 1993 došlo k prvnímu velkému teroristickému útoku na Twin Towers. V autě zaparkovaném v podzemních garážích pod věží 1WTC explodovala nálož na bázi nitrátu močoviny o hmotnosti přes 600 kg. Útok, k němuž se přihlásila skupina pákistánských muslimských extrémistů, údajně napojených na militantní islámskou teroristickou organizaci Al-Káida, měl za cíl co nejvíce poškodit nosný systém budovy a dosáhnout jejího alespoň dílčího kolapsu. Při útoku zemřelo šest osob, více než tisíc jich bylo zraněno. Budova sama však útok přestála bez vážnějšího poškození svého nosného systému a po nutných opravách, opětovném vybavení interiérů a nezbytných zevrubných kontrolách byla opět uvedena do plného provozu.

Obr. 34. Detail protipožární ochrany obvodových sloupů
Obr. 35. Austin J. Tobin Plaza, centrální prostranství WTC


Obr. 36. Francouzský provazochodec Philippe Petit mezi věžemi WTC v roce 1974


Obr. 37. Poloprázdný komplex WTC v roce 1980  

 

 

Budování, kolaps a nová výstavba komplexu WTC v New Yorku, 1. díl
Budování, kolaps a nová výstavba komplexu WTC v New Yorku, 2. díl
Budování, kolaps a nová výstavba komplexu WTC v New Yorku, 3. díl
Budování, kolaps a nová výstavba komplexu WTC v New Yorku, 4. díl
Budování, kolaps a nová výstavba komplexu WTC v New Yorku, 5. díl
Budování, kolaps a nová výstavba komplexu WTC v New Yorku, 6. díl
Budování, kolaps a nová výstavba komplexu WTC v New Yorku, 7. díl
Budování, kolaps a nová výstavba komplexu WTC v New Yorku, 8. díl
Budování, kolaps a nová výstavba komplexu WTC v New Yorku, 9. díl
Budování, kolaps a nová výstavba komplexu WTC v New Yorku, 10. díl

 

 


Lektor: Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA
Lektor článku: Absolvoval Fakultu stavební ČVUT v Praze. Projektoval v SUDOP Praha, později učil na FSv ČVUT, 1994–1999 byl technickým ředitelem firmy Stavby mostů Praha. V období 1999 až 2014 řídil Českou betonářskou společnost ČSSI, od roku 2004 řídí společnost ACONSE CZ. Hlavní náplní jeho odborné činnosti jsou konstrukční beton, betonové mosty a výškové budovy. E-mail: sruma@aconse.eu



Licence Creative Commons

www.casopisstavebnictvi.cz podléhá licenci Creative Commons
Uveďte autora | Neužívejte dílo komerčně | Nezasahujte do díla 3.0 Unported
.

RSS
© 2007