Hur 9/11 ändrade byggnads- och säkerhetsstandarder

Före 11 september 2001 fokuserade byggkoderna i USA på strukturell stabilitet och rutinmässig brandsäkerhet. Byggnader som tvillingtornen vid World Trade Center ansågs vara säkra eftersom de kunde tåla orkan-kraftvindar och till och med påverkan av ett litet plan. De var överbyggda att inte falla ner. En typisk eld spriddes inte längre än några våningar, så skyskrapor behövde inte tillhandahålla flera flyktvägar för snabb evakuering av hela byggnaden. Med färre trappor och smala, lätta konstruktionsmaterial kunde arkitekter designa skyskrapor som var smala, eleganta och otroligt höga.

Om att bygga koder

Regler och förordningar som beskriver god och säker konstruktion, brandsäkerhet, VVS, elektrisk och energi är i allmänhet "kodifierade", vilket innebär att de blir lag. Dessa koder administreras och upprätthålls regionalt och lokalt. I hela USA "adopterar" stater och orter modellkoder - en uppsättning byggnadsstandarder för bästa praxis som har skapats av ett råd med oberoende experter. De flesta stater antar och modifierar standardkoder, till exempel International Building Code^® (IBC) och den internationella brandkoden.^®

Den 1 januari 2003 antog New York State de internationella byggkoderna, "... som används allmänt i hela landet, ger en större nivå av konsistens och gör att vi kan hålla jämna steg med den nya tekniken i dagens snabba byggindustri," skriver NYS Division of Code Enforcement. Fram till dess var New York State en av få stater som skrev och upprätthöll sina egna koder, oberoende av standardmodellkoder.

Konstruktionskoder (t.ex. byggnad, eld, elektriska koder) lagstiftas av enskilda stater och orter i USA. Lokala byggnadskoder, såsom New York City Code, kan vara strängare (dvs strängare) än statliga koder, men lokala koder kan inte vara mindre stränga än statliga koder.

Byggnadskoder i New York City har funnits sedan staden kallades New Amsterdam på 1600-talet. När de första skyskraporna byggdes i början av 1900-talet var det byggnadskoden som tvingade arkitekter att utforma byggnader som skulle tillåta solsken på gatan, varför många av de gamla skyskraporna är "trappade", med nivåer och utskärningar i toppen. Att bygga koder är dynamiska dokument - de ändras när omständigheterna förändras.

Efter 11 september 2001

Efter att två flygplan slog och förde ned tvillingtornen i New York City, studerade team av arkitekter och ingenjörer varför World Trade Center-tornen föll. Rapporterna från Federal Emergency Management Agency (FEMA), National 9/11 Commission och National Institute of Standards and Technology (NIST) inkluderade rekommendationer om sätt att göra framtida skyskrapor säkrare. Från 2005 till 2008 sammanställde NIST sina resultat i en serie rapporter, inklusive en studie av kollaps av byggnad sju vid mark noll.

Kontorsbyggnaden känd som WTC 7 var en mer typisk New York City skyskrapa jämfört med de superhöga tvillingtornen som drabbats av jetflyg och jetbränsle. Byggnad sju stod i nästan sju timmar efter det närliggande norra tornet kollapsade. Skrynkligt klockan 05:20:52 ET efter en lång dag med terror attackerades WTC 7 aldrig, men det kollapsade också. I sin rapport hävdar NIST att den här byggnadens kollaps "var den första kända förekomsten av den totala kollaps av en hög byggnad främst på grund av bränder." Andra byggnader i New York har haft bränder, även om deras sprinklersystem inte har fungerat, men WTC 7 är den enda som har kollapsat. Faktum är att 1945 och flygvapenbombaren av misstag flög in i Empire State Building en dimmig morgon, och skyskrapan byggd 1931 kollapsade inte.

NIST konstaterade att "kollapsen av WTC 7 belyser vikten av att utforma brandbeständiga strukturer i situationer där sprinklers inte finns, inte fungerar (t.ex. på grund av frånkopplad eller försämrad vattentillförsel) eller är överväldigad." WTC 7 föll den 9/11 på grund av "en brandinducerad progressiv kollaps ... spridningen av lokal skada, från en inledande händelse ..." Byggnaden uppfyllde New York Citys byggkoder 1968 - förordningar skriven över trettio år före 9 / 11.

Byggnadskodens ålder borde dock inte göra något. På den södra änden av World Trade Center-webbplatsen kollapsade aldrig en gotisk skyskrapa med 23 våningar, designad av Cass Gilbert, trots att den skadades kraftigt den 9/11. Stålramen i byggnaden 1907 byggd på 90 West Street förstärktes med värmebeständig terrakotta, kakel och betong.

New York City, som lidit de mest katastrofala förlusterna den 9/11/01, tog ledningen som antog lagstiftningen för att rädda liv i händelse av ytterligare en terroristattack. 2004 undertecknade borgmästaren i New York Michael Bloomburg lokal lag 26, som krävde höga byggnader för att inkludera förbättrade sprinklersystem, bättre utgångsskyltar, en ytterligare trappa och andra funktioner för att hjälpa människor att lämna snabbt under nödsituationer.

Nationellt kom förändringar långsammare. En del människor var oroliga för att mer krävande lagar om byggkoder skulle göra det svårt, om inte omöjligt, att konstruera rekordbrytande skyskrapor. De undrade om arkitekter skulle kunna utforma vackra, smala skyskrapor med tillräckligt med trappor eller hissar för att uppfylla de nya säkerhetsbestämmelserna.

Kritiker debiterade också att nya, styvare säkerhetskrav skulle öka byggkostnaderna. Vid en tidpunkt uppskattade General Services Administration (GSA), en federal byrå som förvaltar statlig fastighet, att utgifterna för att installera ytterligare trappor skulle uppväga säkerhetsfördelarna.

April 2005 Presentation av Lead Investigator Shyam Sunder, NIST. Stephen Chernin / Getty Images (beskuren)

Ändringar av byggkoder

NIST var inte receptbelagda i sina rekommendationer. Istället uppmuntrade NIST konkurrenskraftiga lösningar på de frågor som den tog upp och stödde offentliga beslutsfattare att anta reviderade standarder och koder. Fram till 2009 vann drivkraften för nya byggnormer, vilket gav stora förändringar av den internationella byggnadskoden och den internationella brandkoden, som fungerar som grunden för bygg- och brandbestämmelser i USA. International Code Council (ICC) godkänner ändringar vart tredje år när koderna uppdateras.

Några av de nya säkerhetskraven för byggnader inkluderade ytterligare trappor och mer utrymme mellan trappan; starkare väggar i trapphus och hissaxlar; förstärkta hissar för nödanvändning; strängare standarder för byggmaterial; bättre brandsäkerhet; reservvattenkällor för sprinklersystemet; glöd-i-mörker utgångstecken; och radioförstärkare för nödkommunikation.

Slutet på elegansen?

År 1974 antog Los Angeles stad en förordning som krävde helikoptrar ovanpå alla kommersiella höghus. Brandmän tyckte att det var en bra idé. Utvecklare och arkitekter kände att kraven på plattan kvävde en kreativ horisont. 2014 återkallades den lokala förordningen.

Arkitekter står inför svåra utmaningar när de kämpar med mer krävande brand- och säkerhetskoder. I New York, tvister om utformningen av Frihetstorn blev legendarisk. När säkerhetsfrågorna monterades, förändrades det ursprungliga konceptet från arkitekten Daniel Libeskind till en mindre fantasik skyskrapa designad och sedan omdesignad av arkitekten David Childs.

Den slutliga designen för One World Trade Center löste många klagomål. Nya betongmaterial och konstruktionstekniker har gjort det möjligt att integrera brandsäkerhetsfunktioner med öppna planlösningar och transparenta glasväggar. Fortfarande säger vissa fans av den ursprungliga Freedom Tower-designen att Childs offrade konst för en omöjlig att uppnå begreppet säkerhet. Andra säger att den nya 1 WTC är allt den borde vara.

The New Normal: Arkitektur, säkerhet och hållbarhet

Så, vad är framtiden för skyskrapor? Betyder de nya säkerhetslagarna kortare, fetare byggnader? Absolut inte. Avslutade 2010, Burj Khalifa i Förenade Arabemiraten förstörde världsrekord för byggnadshöjd. Ändå, medan den stiger med en jättestor på 2 717 fot (828 meter), innehåller skyskrapan flera evakueringsliftar, superhöga hastigheter, tjockt betongarmering i trappan och många andra säkerhetsfunktioner.

Naturligtvis är en byggnad så hög som Burj Khalifa andra problem. Underhållskostnaderna är astronomiska och kraven på naturresurser extrem. Dessa brister påpekar den verkliga utmaningen som varje designer står inför.

Ett World Trade Center står nära där de förstörda tvillingtornen en gång stod och ersatte kontorslokaler men tog aldrig platsen för minnen - National 9/11 Memorial är nu där tvillingtornen stod. Ett antal säkerhets-, säkerhets- och gröna byggnadsfunktioner har införlivats i utformningen och konstruktionen av den nya 1WTC, designdetaljer som kan ha saknats i de ursprungliga byggnaderna. Till exempel överskrider säkerhetssystemen nu kraven i New York City Building Code; hissar finns i en skyddad central byggnadskärna; skyddade hyresgästens insamlingsplatser finns på varje våning; en dedicerad trappuppgång för brandmän och extra breda trappor är en del av designen; sprinklers, nödsteg och kommunikationssystem är betongskyddade; byggnaden är det mest miljömässigt hållbara projektet i sin storlek i världen, med ett LEED-guldcertifiering; byggnadens energiprestanda överstiger kodkraven med 20 procent, kylsystem använder återvunnet regnvatten och avfallsånga hjälper till att generera el.

Poängen

Att utforma byggnader har alltid inneburit att arbeta inom regler. Förutom brandkoder och säkerhetslagar måste modern konstruktion uppfylla etablerade standarder för miljöskydd, energieffektivitet och universell tillgänglighet. Lokala regleringsförordningar sätter ytterligare begränsningar som kan påverka allt från målarfärger till arkitektonisk stil. Och naturligtvis svarar framgångsrika byggnader också på landskapets krav och klientens och samhällets behov.

När nya regler läggs till i den redan komplexa webben av förordningar och begränsningar, gör arkitekter och ingenjörer vad de alltid har gjort så bra - innovera. Fråga om byggnad / brandkoder / standarder i andra länder och se horisonten för världens högsta byggnader.

Vi befinner oss i en ny värld och omdefinierar vad som är möjligt.

Sammanfattning: 8 områden med behov av förändring - NIST-rekommendationer

1. Öka strukturell integritet för att förhindra progressiv kollaps
2. Förbättra brandhållfastheten, inklusive klassificering och testning av sprayapplikationer
3. Skapa nya metoder för brandbeständig design, inklusive utbrändhet utan kollaps
4. Förbättra aktiva brandskyddssystem ("design, prestanda, tillförlitlighet och redundans") som sprinklers, larm, etc..
5. Förbättra byggnads evakuerings- och nödkommunikationsförfaranden och design
6. Förbättra nödåtgärder, inklusive kommando och kontroll
7. Förbättra rutiner och rutiner, inklusive kodöverensstämmelse och dokumentation
8. Utbildning och utbildning ("för brandskyddsingenjörer, konstruktionsingenjörer, arkitekter och byggnads- och brandtjänstpersonal")

källor

• National Institute of Standards and Technology (NIST). Slutrapporter från NIST World Trade Center Disaster Investigation. September 2005 till november 2008. https://www.nist.gov/engineering-laboratory/final-reports-nist-world-trade-center-disaster-investigation
• Barbara A. Nadel, FAIA. "Höghus Intl. Byggnadskodändringar återspeglar de lärdomar som har lärt sig från och med den 11 september." Buildings.com, 6 november 2008. https://www.buildings.com/article-details/articleid/6719/title/high-rise-intl-building-code-changes-reflect-lessons-learned-from-9 -11
• Hamnmyndigheten i New York och New Jersey. En framsteg i World Trade Center. http://www.panynj.gov/wtcprogress/index.html
• New York State Department of State. Om uppdelningen av byggnadsstandarder och koder. https://www.dos.ny.gov/dcea/About_DCEA.html
• Patrick Butler. "Kanske var L.As" dumma "helikopterregel inte så dum." Los Angeles Times Op-Ed, 6 oktober 2014. http://www.latimes.com/opinion/op-ed/la-oe-butler-rooftop-helipads-fire-20141007-story.html