Bau 21.09.2001, 17:31 Uhr

Flugzeuge zerstörten Schutzmantel

„Der Stahl war unmittelbar der Hitze explodierenden Kerosins ausgesetzt, so dass die Konstruktion sehr schnell versagte.“

Timm: Das ausgelaufende und explodierte Kerosin der eingedrungenen Flugzeuge hat zu einer so großen Hitzeentwicklung geführt, dass die Stahlstützen in kurzer Zeit ihre Tragfähigkeit einbüßten. Aber lassen Sie mich etwas weiter ausholen. Hochhäuser werden für die Lasten Eigengewicht, Verkehrslasten, Wind, Schnee und Erdbeben (soweit nötig) standsicher bemessen. Das galt auch für die Zwillingstürme des World Trade Centers in New York, die aus einer feuerbeständig ummantelten Stahlkonstruktion bestanden. Die Tower waren für alle genannten Verkehrslasten, sogar für Erdbeben berechnet worden.

VDI nachrichten: Für Kollisionen mit Flugzeugen aber nicht.

Timm: Dieser Katastrophenzustand wird für Hochhäuser und auch für Normalbauten nicht berücksichtigt. Lediglich Kernkraftwerke werden gegen Flugzeugabsturz sicher bemessen.

VDI nachrichten: Wie verlief denn der Prozess des Einsturzes der Zwillingstürme in New York?

Timm: Das Eindringen der Flugzeuge in eines der mittleren Geschosse zerstörte in diesem Stockwerk eine Reihe von Stützen und beschädigte weitere in ihrem Brandschutz. Das auslaufende Kerosin brachte eine sehr große Hitzeentwicklung, so dass die Stahlstützen in kurzer Zeit ihre Tragfähigkeit einbüßten. Sie versagten, und die Geschosse stürzten in sich zusammen. Die Standsicherheit des zerstörten Geschosses war damit nicht mehr gegeben, und die darüberliegenden Geschosse entwickelten durch den dynamischen Stoß nach unten – infolge des großen Fallgewichtes – eine Zerstörung der darunter liegenden Gebäudeteile, so dass die Gebäude wie Kartenhäuser in sich zusammenfielen.

VDI nachrichten: Bei welchen Temperaturen wird es denn generell für Stahlbauten kritisch?

Timm: Stahl verliert in der Regel bei einer Temperatur von + 500 °C erheblich an Tragfähigkeit. Bei weiter steigenden Temperaturen vermindert sich damit die Lastaufnahme so erheblich, dass die Sicherheit nicht mehr gegeben ist. Dies ist auch der Grund, warum Stahlkonstruktionen im normalen Hochhaus- und Wohnungsbau feuerbeständig ummantelt werden, so dass die kritischen Temperaturen erst nach 90 oder 120 Minuten erreicht werden. Vermutlich sind aber bei der Explosion des Kerosins in den beiden Türmen des World Trade Centers die Stahlverkleidungen beschädigt worden, so dass der Stahl der extremen Temperatur unmittelbar ausgesetzt war oder aber wesentlich höhere Temperaturen erreicht wurden.

VDI nachrichten: Wie hätte sich denn bei einem Katastrophenfall wie am 11. September in New York eine Stahlbetonkonstruktion verhalten?

Timm: Die Tragfähigkeit der Stahlbetonkonstruktionen ist allein für den Beton auch bei höheren Temperaturen wesentlich größer als für Stahl. Die Bewehrung muss im Stahlbeton entsprechend durch Beton ummantelt werden, so dass damit die Feuerschutzklassen F 90 oder F 120 gebildet werden. Das bedeutet – wie vorher gesagt –, dass die Konstruktion 90 Minuten oder 120 Minuten einer Brandbelastung bis zu 1000 °C standhält.

VDI nachrichten: Stahlbetonbauten haben also bei hohen Brandlasten gegenüber Stahlbauten keine Vorteile?

Timm: Doch – der Stahlbeton hat den Vorteil, dass er auch bei Versagen der Bewehrung noch eine erhebliche Tragfähigkeit für Druckkräfte aufweist, so dass zum Beispiel der Zusammenbruch des inneren Kernes im World Trade Center wahrscheinlich erst wesentlich später eingetreten wäre. Damit ist festzustellen, dass Stahlbetonkonstruktionen generell nicht so filigran wie Stahlkonstruktionen ausgebildet werden und durch die Robustheit gegen Brand standsicherer sind.

VDI nachrichten: Weshalb stürzten die Türme des World Trade Centers denn in sich zusammen? Hätte die Konstruktion nicht auch abknicken können?

Timm: Die Aufnahmen zeigen, dass sich das Kerosin über das gesamte Geschoss ausbreitete, denn auch auf der Rückseite waren Feuersbrünste zu erkennen. Dies hatte zur Folge, dass auch der Kern und damit die Tragkonstruktion über die gesamte Grundfläche gleichzeitig und gleichmäßig beschädigt wurde. Mit dem Einbrechen des Kernes versagte die Standsicherheit des Gesamtgebäudes, so dass die Konstruktion in sich einstürzte. Ein Einknicken der Konstruktion kann dann entstehen, wenn durch einseitige Beschädigung eines Gebäudes die Tragfähigkeit zum Beispiel sämtlicher Außenstützen in einer Gebäudehälfte versagt, so dass ein Abknicken möglich wäre.

VDI nachrichten: Unterscheiden sich bei Stahlbauten die Vorschriften in den USA von denen in Deutschland?

Timm: Die Vorschriften für den Brandschutz bei Stahl und Stahlbeton sind in Deutschland und den USA vergleichbar. Hochhauskonstruktionen, die eine besondere Bedeutung im Hinblick auf den Brandschutz haben, werden mit entsprechenden Sicherheitstreppenhäusern konstruiert, und dies unabhängig von Stahl- oder Stahlbetonbauten. In Deutschland wie in den USA werden die Stahlbauten durch Verkleidungen feuerbeständig ummantelt, und zwar in der Regel für Zeiten von 120 bis 180 Minuten. Teilweise sind auch 240 Minuten – sprich F 240 – als Brandschutz vorgesehen.
ELMAR WALLERANG

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