9/11 veränderte den Hochhausbau, aber anders, als viele denken
25 Jahre nach 9/11: Wie die Einstürze der Twin Towers Brandschutz, Fluchtwege, Aufzüge und den Hochhausbau verändert haben.
Beim Einschlag eines entführten Verkehrsflugzeugs in das World Trade Center am 11. September 2001 breitet sich eine gewaltige Feuer- und Rauchwolke aus. Die anschließenden Brände spielten eine zentrale Rolle beim späteren Einsturz der Twin Towers.
Foto: picture alliance / AP Photo/Chao Soi Cheong | Chao Soi Cheong
Am 11. September 2026 jähren sich die Terroranschläge auf das World Trade Center zum 25. Mal. Die Bilder der brennenden und schließlich einstürzenden Zwillingstürme gehören längst zum kollektiven Gedächtnis. Wie die damalige Redaktion der VDI nachrichten den Tag erlebte, zeigt der Rückblick „11. 9. 2001: Ein Dienstag wie kein anderer“.
Aus technischer Sicht lohnt sich ein anderer Blick. Denn der 11. September veränderte den Hochhausbau tatsächlich, allerdings nicht so, wie man zunächst vermuten könnte.
Neue Wolkenkratzer werden nicht generell so ausgelegt, dass sie den gezielten Einschlag eines vollgetankten Verkehrsflugzeugs überstehen. Stattdessen rückten andere Fragen stärker in den Mittelpunkt: Was passiert, wenn Teile eines Tragwerks plötzlich ausfallen? Wie lange bleiben Fluchtwege nutzbar? Wie widerstandsfähig ist der Brandschutz? Und wie kommen Feuerwehrleute in ein Hochhaus hinein, während Tausende Menschen nach draußen wollen?
Die Antworten darauf prägen Hochhausbau und Brandschutz bis heute.
Inhaltsverzeichnis
- Warum die Twin Towers nach den Einschlägen zunächst stehen blieben
- Waren die Twin Towers nicht sogar für einen Flugzeugeinschlag ausgelegt?
- Der Stahl musste nicht schmelzen
- Wie aus lokalen Schäden ein Tragwerksversagen wurde
- Nicht nur einzelne Bauteile betrachten
- Mehr als 40 Änderungen an US-Bauvorschriften
- Drei Treppenhäuser und trotzdem kein Weg nach unten
- Warum der Aufzug plötzlich Teil der Evakuierung wurde
- Das neue World Trade Center zeigt die Veränderungen
- Auch der Feuerwehrfunk gehört zur Gebäudesicherheit
- Und was gilt in Deutschland?
- 9/11 veränderte vor allem den Blick auf das Gesamtsystem
Das Wichtigste in Kürze
- Die Flugzeugeinschläge brachten die Twin Towers nicht unmittelbar zum Einsturz. Der Südturm stand danach noch 56 Minuten, der Nordturm 102 Minuten.
- Der Stahl der Türme schmolz nicht. Die hohen Temperaturen schwächten und verformten tragende Bauteile.
- Eine wichtige Rolle spielte der beim Einschlag großflächig beschädigte Brandschutz der Stahlkonstruktion.
- Die WTC-Untersuchungen führten zu mehr als 40 Änderungen an Modellbauvorschriften des International Code Council und 15 Änderungen wichtiger US-Brandschutzstandards.
- Breitere und besser geschützte Treppenräume, robustere Brandschutzsysteme, Feuerwehr- und Evakuierungsaufzüge sowie eine zuverlässigere Kommunikation gehören zu den Folgen.
- Das heutige One World Trade Center zeigt, wie viele dieser Erkenntnisse praktisch umgesetzt wurden.
Warum die Twin Towers nach den Einschlägen zunächst stehen blieben
Um 8:46 Uhr Ortszeit traf American-Airlines-Flug 11 den Nordturm des World Trade Centers. Um 9:03 Uhr schlug United-Airlines-Flug 175 in den Südturm ein. Beide Boeing 767 zerstörten beim Einschlag zahlreiche Außenstützen und beschädigten Bauteile im Gebäudekern. Trotzdem brach keiner der Türme sofort zusammen.
Der Grund liegt im Tragwerk. Die 110 Stockwerke hohen Türme besaßen dicht angeordnete Außenstützen, einen inneren Kern und dazwischen gespannte Deckenkonstruktionen. Fielen einzelne tragende Elemente aus, konnten andere Bauteile einen Teil der Last übernehmen. Das National Institute of Standards and Technology (NIST), das die Einstürze später detailliert untersuchte, kam deshalb zu einem wichtigen Ergebnis: Die Schäden durch die Flugzeuge waren enorm, lösten für sich genommen aber keinen unmittelbaren Kollaps aus.
Der Südturm stürzte um 9:59 Uhr ein, 56 Minuten nach dem Einschlag. Der Nordturm folgte um 10:28 Uhr, nach 102 Minuten. Diese Zeitspanne war für Tausende Menschen lebenswichtig.
Waren die Twin Towers nicht sogar für einen Flugzeugeinschlag ausgelegt?
Die Behauptung, die Twin Towers seien für einen Flugzeugeinschlag ausgelegt gewesen, hält sich bis heute. Einen wahren Kern hat sie, ganz so eindeutig ist die Sache aber nicht. Schon während der Planung in den 1960er-Jahren wurde untersucht, was passieren könnte, wenn ein großes Verkehrsflugzeug einen der Türme trifft. NIST fand später Unterlagen der Port Authority of New York and New Jersey, in denen eine Boeing 707 beziehungsweise eine Douglas DC-8 ausdrücklich genannt wird.
In einem Papier von 1964 heißt es sogar, ein solcher Einschlag würde voraussichtlich nur lokale Schäden verursachen und das Gebäude nicht zum Einsturz bringen. Wie belastbar diese Aussage war, lässt sich heute allerdings kaum noch beurteilen. Die zugrunde liegenden Berechnungen und Annahmen waren später nicht mehr auffindbar. NIST konnte deshalb weder das verwendete Modell noch die damaligen Randbedingungen vollständig nachvollziehen.
Hinzu kommt ein wichtiger Unterschied zu den Anschlägen von 2001: Die Folgen großflächiger Brände wurden in dieser frühen Betrachtung offenbar nicht berücksichtigt. Genau deshalb ist der oft zitierte Satz „Die Twin Towers waren für einen Flugzeugeinschlag ausgelegt“ zu pauschal. Untersucht wurde ein solches Szenario durchaus – aber unter Annahmen, die sich heute nur noch teilweise rekonstruieren lassen.
Der Stahl musste nicht schmelzen
Eine zweite hartnäckige Behauptung lautet, brennendes Kerosin habe den Stahl der Türme geschmolzen. Das stimmt nicht. Die Temperaturen lagen deutlich unter dem Schmelzpunkt von Baustahl. Das war für den Einsturz aber auch nicht notwendig.
Stahl verändert seine mechanischen Eigenschaften schon lange vor dem Schmelzen. Mit steigender Temperatur nehmen Festigkeit und Steifigkeit ab. Gleichzeitig dehnen sich Bauteile aus und können sich stark verformen.
Beim World Trade Center kam ein weiteres Problem hinzu: Die Stahlbauteile waren mit aufgespritztem Brandschutzmaterial versehen. Dieses sollte verhindern, dass sich der Stahl bei einem Brand zu schnell erwärmt. Der Flugzeugeinschlag beschädigte diesen Schutz in großen Bereichen.
Nach den NIST-Berechnungen wäre es wahrscheinlich nicht zum Einsturz gekommen, wenn der Brandschutz an den betroffenen Stahlbauteilen weitgehend intakt geblieben wäre. Das Flugbenzin spielte vor allem bei der schnellen Entstehung großer Feuer eine Rolle. Danach brannten vor allem die normalen Brandlasten der Bürogeschosse weiter: Möbel, Papier, Teppiche, Kunststoffe und andere Einrichtungsgegenstände.
Wie aus lokalen Schäden ein Tragwerksversagen wurde
Die Brände setzten vor allem den Bereichen zu, in denen der Brandschutz beschädigt oder ganz abgeschlagen worden war. Dort erhitzten sich Deckentragwerke und Stützen stark. Der Stahl verlor an Steifigkeit und verformte sich. Nach der Rekonstruktion des NIST begannen sich Teile der Deckenkonstruktionen immer stärker durchzubiegen. Weil sie weiterhin mit den Außenstützen verbunden waren, zogen sie diese nach innen.
Kurz vor dem Einsturz ist dieses Einwärtsbiegen der Fassade auf Videoaufnahmen zu erkennen. Schließlich konnten die verbliebenen Stützen die Last des darüberliegenden Gebäudeteils nicht mehr tragen. Der Kollaps begann. NIST modellierte vor allem die Vorgänge bis zu diesem Punkt sehr detailliert. Die anschließende vollständige Ausbreitung des Einsturzes wurde nicht in derselben Tiefe simuliert.
Warum der Südturm schon nach 56 Minuten einstürzte, der Nordturm aber erst nach 102 Minuten, lässt sich nicht mit einem einzigen Faktor erklären. Der Südturm wurde tiefer getroffen. Über der beschädigten Zone befanden sich deshalb deutlich mehr Stockwerke. Gleichzeitig unterschieden sich die Schäden im Gebäudekern, der Verlust des Brandschutzes und die Entwicklung der Brände.
Die verkürzte Erklärung „mehr Gewicht oberhalb der Einschlagstelle, deshalb früherer Einsturz“ wäre daher zu einfach. Nach den NIST-Analysen war es das Zusammenspiel aus Einschlagschäden, Feuer und der dadurch ausgelösten Verformung des Tragwerks.
Nicht nur einzelne Bauteile betrachten
Für die Ingenieurwissenschaft war damit ein Problem sichtbar geworden, das weit über die beiden Türme hinausreicht. Ein Stahlträger oder eine Stütze kann im Labor einen vorgeschriebenen Feuerwiderstand erreichen. Daraus folgt noch nicht automatisch, dass ein komplexes Tragwerk unter einem realen, ungleichmäßig verlaufenden Brand genauso reagiert.
Bauteile erwärmen sich unterschiedlich stark. Sie dehnen sich aus, verformen sich und beeinflussen benachbarte Bauteile. Verbindungen können dadurch Belastungen erhalten, für die sie ursprünglich nicht ausgelegt waren.
Wie wichtig dieser Systemblick ist, zeigte auch das 47-geschossige World Trade Center 7. Das Gebäude war nicht von einem Flugzeug getroffen worden, wurde aber durch Trümmer beschädigt und brannte über Stunden. Es stürzte am späten Nachmittag ein.
NIST identifizierte thermische Ausdehnungen im Deckensystem als einen wesentlichen Ausgangspunkt des Versagens. Besonders relevant waren dabei große Deckenspannweiten und Verbindungen, die nicht für die entstehenden horizontalen Kräfte ausgelegt waren. Die WTC-7-Untersuchung führte deshalb zu einer zusätzlichen Empfehlung, die Brandbeanspruchung kompletter Tragwerkssysteme stärker zu bewerten.
Mehr als 40 Änderungen an US-Bauvorschriften
Die Untersuchung der beiden Zwillingstürme war außergewöhnlich umfangreich. Mehr als 200 Fachleute wirkten mit. Sie werteten Zehntausende Dokumentseiten aus, führten mehr als 1000 Interviews, untersuchten 236 geborgene Stahlteile und erstellten aufwendige Computermodelle.
2005 erschienen 43 Berichte mit insgesamt rund 10.000 Seiten. Daraus leitete NIST 30 Empfehlungen ab. Die spätere Untersuchung von WTC 7 ergänzte eine weitere. Die Vorschläge blieben nicht nur auf dem Papier.
Nach Angaben des NIST wurden inzwischen mehr als 40 Änderungen an den Modellbauvorschriften des International Code Council umgesetzt. Hinzu kommen 15 Änderungen wichtiger Standards der National Fire Protection Association.
Betroffen waren unter anderem:
- die Widerstandsfähigkeit von Tragwerken gegen außergewöhnliche Schäden,
- Feuerwiderstand und Brandschutzbekleidungen,
- automatische Sprinkleranlagen,
- Fluchttreppen,
- Aufzüge für Einsatzkräfte,
- Evakuierungsaufzüge,
- Fluchtwegkennzeichnungen,
- die Funkversorgung von Feuerwehr und Rettungskräften.
Diese Regeln sind zunächst US-Modellvorschriften. Sie gelten nicht automatisch in jedem Bundesstaat oder jeder Stadt, sondern müssen in das jeweilige Baurecht übernommen werden.
| Thema | Vor 9/11 bzw. Erkenntnis aus den WTC-Untersuchungen | Konsequenz |
| Tragwerk | Lokale Schäden konnten große Teile des Tragwerks belasten | stärkere Beachtung von Robustheit und Lastumlagerung |
| Brandschutz | Aufgespritzter Brandschutz wurde beim Einschlag teilweise abgeschlagen | höhere Anforderungen an Haftung, Ausführung und Kontrolle |
| Fluchtwege | Drei Treppenhäuser lagen eng im Gebäudekern | größere Abstände, zusätzliche bzw. breitere Treppen bei bestimmten Hochhäusern |
| Evakuierung | Räumung vor allem über Treppen | speziell geschützte Evakuierungsaufzüge als zusätzliche Option |
| Feuerwehr | Einsatzkräfte mussten gegen den Flüchtlingsstrom nach oben | eigene Feuerwehr-Aufzüge und besser geschützte Zugänge |
| Kommunikation | Funkprobleme innerhalb der Gebäude | höhere Anforderungen an Gebäudefunk und Notfallkommunikation |
Drei Treppenhäuser und trotzdem kein Weg nach unten
Besonders deutlich zeigten sich die Grenzen des damaligen Sicherheitskonzepts bei den Fluchtwegen. In jedem der beiden Türme gab es drei Treppenhäuser im Gebäudekern. Im Nordturm wurden alle drei im Bereich des Einschlags unpassierbar. Für Menschen oberhalb dieser Zone gab es damit keinen nutzbaren Weg mehr nach unten.
Im Südturm war die Situation etwas anders. Dort blieb einer der Treppenräume trotz schwerer Schäden passierbar. 18 Menschen aus oder oberhalb der Einschlagzone konnten ihn nutzen und entkommen. Nach 9/11 rückte deshalb stärker in den Fokus, wie weit Fluchtwege voneinander entfernt liegen und wie gut sie gegen Beschädigungen geschützt sind.
Hinzu kam eine zweite Erkenntnis: Die Twin Towers waren an diesem Morgen nicht voll besetzt. Nach Schätzungen des NIST hielten sich rund 17.400 Menschen in beiden Gebäuden auf. Etwa 87 % konnten sie verlassen. Unterhalb der Einschlagzonen gelang die Flucht sogar rund 99 % der Menschen.
Bei voller Belegung wären die Treppenhäuser deutlich stärker belastet gewesen. Gerade bei sehr hohen Gebäuden genügt es deshalb nicht, nur einzelne Brandgeschosse zu räumen. Auch eine Evakuierung großer Teile oder des gesamten Gebäudes muss möglich bleiben. In den US-Modellbauvorschriften führte das unter anderem zu breiteren Treppenhäusern und zusätzlichen Fluchttreppen bei bestimmten Hochhäusern.
Warum der Aufzug plötzlich Teil der Evakuierung wurde
Bei einem Brand gilt bis heute grundsätzlich: normale Aufzüge nicht benutzen. Doch bei Gebäuden mit 50, 80 oder 100 Stockwerken stößt eine reine Treppenevakuierung an Grenzen. Gleichzeitig müssen Feuerwehrleute mit schwerer Ausrüstung nach oben, während ihnen Hunderte oder Tausende Menschen entgegenkommen.
Nach 9/11 beschäftigten sich Fachleute deshalb intensiv mit Aufzügen, die auch während einer Evakuierung sicher betrieben werden können. Heute kennt der International Building Code dafür Occupant Evacuation Elevators. Diese speziell ausgeführten Aufzüge können ausdrücklich zur Selbstrettung eingesetzt werden.
Dafür gelten hohe Anforderungen. Unter anderem müssen Aufzugsschächte und Lobbys geschützt sein, Wasser darf nicht in den Schacht eindringen, es ist eine abgesicherte Stromversorgung erforderlich und die Anlage muss vom Feuerwehr-Kontrollzentrum überwacht werden. Davon zu unterscheiden sind Fire Service Access Elevators, die vor allem den Einsatzkräften einen geschützten Weg nach oben ermöglichen.
Die traditionelle Regel „Bei Feuer niemals den Aufzug benutzen“ bleibt für gewöhnliche Personenaufzüge richtig. In dafür geplanten Hochhäusern können speziell geschützte Aufzüge heute jedoch Bestandteil der Evakuierungsstrategie sein. Passend dazu zeigt ingenieur.de in einem Beitrag über die schnellsten Aufzüge der Welt auch die Anlagen des One World Trade Centers.
Das neue World Trade Center zeigt die Veränderungen
Wie diese Überlegungen praktisch aussehen können, zeigt ausgerechnet der Nachfolger der zerstörten Türme. Das 2014 eröffnete One World Trade Center ist 541,3 m hoch und zählt weiterhin zu den höchsten Gebäuden der Welt. ingenieur.de berichtete damals über die Eröffnung des neuen New Yorker Wahrzeichens; im aktuellen ingenieur.de-Ranking liegt das Gebäude auf Platz 7 der höchsten Gebäude der Welt.
Das Tragwerk unterscheidet sich grundlegend von dem der Twin Towers. Ein massiver Kern aus hochfestem Stahlbeton wird von einem Stahlrahmen an der Außenseite ergänzt. Nach Angaben des Planungsbüros Skidmore, Owings & Merrill erhöht diese Kombination auch die strukturelle Redundanz.
Hinzu kommen besonders geschützte Sicherheitssysteme. Die Treppenräume sind breiter als nach den damaligen Mindestvorschriften erforderlich und werden mit Überdruck beaufschlagt, damit Rauch möglichst nicht eindringen kann. Für Feuerwehr und Rettungskräfte gibt es einen eigenen Treppenraum.
Auch Steigleitungen für Löschwasser, Notbeleuchtung und weitere Systeme wurden redundant beziehungsweise besonders geschützt ausgeführt. Der Brandschutz auf den Stahlbauteilen erhielt höhere Anforderungen an Dichte, Haftung und Widerstandsfähigkeit. Das One World Trade Center ist deshalb kein „flugzeugsicherer“ Nachbau der früheren Türme. Sein Sicherheitskonzept setzt an wesentlich mehr Stellen an.
Auch der Feuerwehrfunk gehört zur Gebäudesicherheit
Am 11. September zeigte sich außerdem, dass ein Hochhaus nicht allein durch Stahl, Beton und Brandschutzbekleidungen sicher wird. Feuerwehrleute hatten Schwierigkeiten mit der Funkkommunikation innerhalb der Gebäude. Informationen erreichten Einsatzkräfte und Menschen in den Türmen teilweise verspätet oder unvollständig.
Auch daraus entstanden Änderungen. Moderne US-Regelwerke verlangen für entsprechende Gebäude eine zuverlässige Funkversorgung für Einsatzkräfte. Notfallkommunikation, Stromversorgung und technische Überwachung sind damit ebenso Bestandteile des Sicherheitskonzepts wie das Tragwerk.
Dass Brandschutz immer als Gesamtsystem betrachtet werden muss, zeigt auch ein Beitrag der VDI nachrichten über einen schweren Wohnungsbrand in Essen und die Grenzen technischer Brandschutzmaßnahmen.
Und was gilt in Deutschland?
Die amerikanischen Regeländerungen lassen sich nicht direkt auf das deutsche Baurecht übertragen. Deutschland besaß bereits lange vor 2001 eigene Hochhaus- und Brandschutzvorschriften. Die heutigen deutschen Regelungen sind deshalb nicht einfach eine Folge der Anschläge vom 11. September. Viele Schutzziele ähneln sich jedoch.
Die Muster-Hochhaus-Richtlinie sieht unter anderem besonders geschützte Sicherheitstreppenräume, Feuerwehraufzüge, automatische Feuerlöschanlagen, Sicherheitsstromversorgung und Gebäudefunk vor. Innenliegende Sicherheitstreppenräume sowie Vorräume von Feuerwehraufzügen können mit Druckbelüftungsanlagen gegen eindringenden Rauch geschützt werden.
Auch Redundanz spielt bei bestimmten sicherheitstechnischen Anlagen eine Rolle: Fällt etwa ein für die Druckbelüftung benötigter Ventilator aus, muss ein Ersatzsystem die erforderliche Funktion übernehmen können. Die Muster-Hochhaus-Richtlinie ist allerdings kein unmittelbar bundesweit geltendes Gesetz. Die Länder setzen die entsprechenden Anforderungen in ihr jeweiliges Bauordnungsrecht um.
9/11 veränderte vor allem den Blick auf das Gesamtsystem
25 Jahre nach den Anschlägen lässt sich ihre technische Wirkung deshalb nicht an einer einzigen neuen Bauvorschrift festmachen.
- Die Lehren betreffen das Zusammenspiel vieler Systeme:
- Ein Tragwerk soll lokale Schäden möglichst begrenzen und Lasten umlagern können.
- Brandschutzbekleidungen müssen auch unter realen Bedingungen zuverlässig bleiben.
- Rettungswege müssen ausreichend geschützt und dimensioniert sein.
- Feuerwehr und Gebäudenutzer dürfen sich bei einer Evakuierung möglichst wenig gegenseitig behindern.
- Und Stromversorgung, Funk, Sprinkler und Aufzüge müssen auch unter außergewöhnlichen Bedingungen möglichst lange verfügbar bleiben.
Quellen
-
NIST: World Trade Center Investigation – Ergebnisse und Folgen der Untersuchung
-
NIST: FAQ zur Untersuchung der Twin Towers – Einsturzmechanismus, Flugzeugeinschlag und Brandverlauf
-
NIST: FAQ zur Untersuchung von World Trade Center 7
-
NIST: Abschlussberichte und Veröffentlichungen zur WTC-Untersuchung
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Skidmore, Owings & Merrill: Konstruktion und Sicherheitskonzept des One World Trade Centers
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Bauministerkonferenz: Muster-Hochhaus-Richtlinie mit Erläuterungen
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