Budování, kolaps a nová výstavba komplexu WTC v New Yorku, 4. díl, část B

8. srpna 2016

Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA

Pozemní stavby Vyšlo v čísle 08/2016

Autor:

Budova 1WTC pod náporem finanční a realitní krize
Už počátkem roku 2007 však visel osud výstavby 1WTC znovu na vlásku. Newyorské realitní kruhy se opakovaně pohoršovaly nad tím, že právě budova na nejprestižnějším místě WTC, která má potenciál možná nejcennější realitní akvizice na celém Lower Manhattanu, má být ?vládní? budovou, obsazenou z velké části veřejnými úřady. A navíc tím, jak přepjatě ?bezpečnostně? je navržena, prý potenciální komerční nájemce doslova odrazuje. Status 1WTC jako symbolické ?poloveřejné, polokomerční? budovy byl veřejně označován za paradoxní, za projev bizarního socialistického uvažování administrativy města a státu New York. Ve skutečnosti se vznášela ve vzduchu hrozba, že z vícera důvodů (přítomnost subvencované klientely z veřejného sektoru, potenciální bezpečnostní ohrožení budovy, nabídka příliš velké disponibilní plochy najednou) lze očekávat, že se za kanceláře v dominující budově 1WTC bude platit nižší než tržní nájemné a že to ?podsekne? výši sjednatelného nájemného i v ryze komerčních budovách 2WTC až 4WTC a v širším okolí komplexu WTC. V lednu 2007 nový návrh 1WTC veřejně zkritizoval i známý architekt Rafael Viñoly. Budovu považoval za neinvenční, designem jen průměrnou, zbytečně velikou, zbytečně vysokou a ekonomicky celkově velmi nevýhodnou.

Obr. 16. Betonové jádro věže 1WTC přerůstá uliční úroveň (říjen 2008)

V únoru 2007 se pustili do hlasité mediální kritiky výstavby 1WTC i dva mocní realitní magnáti spjatí s Midtown Manhattanem: Douglas Durst a Anthony E. Malkin. Budovu 1WTC veřejně označili jako chybně koncipovanou a nehorázně drahou, její výstavbu pak za diletantsky naplánovanou. Zveřejnili v tisku celostránkový otevřený dopis adresovaný PANYNJ a novému guvernéru státu New York Eliotu Spitzerovi, v němž vyzývali k rozhodnému přehodnocení koncepce 1WTC. Jako principiálně chybná označili oba magnáti dvě rozhodnutí učiněná po útocích 9/11 v potřebě demonstrovat před světem vitalitu New Yorku a jeho odhodlání nenechat se zastrašit žádnými teroristy.

Rozhodnutí postavit v rámci nové výstavby WTC z politických důvodů tu nejvyšší a nejvýznamnější budovu, ikonickou 1WTC, hned jako první objekt - a nikoliv až na závěr, kdy by mohlo být její ekonomické zhodnocení nejvyšší.
Rozhodnutí akceptovat vypjaté bezpečnostní požadavky policie, které vedlo k horečnému, plně nezvládnutému přeprojektování budovy s trpkými následky enormních stavebních nákladů a nepřitažlivosti pro privátní nájemníky.

Při své kritice Durst a Malkin ani neskrývali, že otevření věže 1WTC téměř jistě srazí úroveň nájmů kancelářských prostor po celém Manhattanu (a oni přijdou o miliony dolarů ročně). Nevysloveny zůstaly jejich důvodné obavy z toho, že televizní a rozhlasové společnosti opět přemístí vysílače z jimi vlastněných budov Empire State Building a 4 Times Square (bývalá Condé Nast Building) na vrcholek 1WTC jako nové nejvyšší budovy stejně, jako se tomu už stalo kdysi, v roce 1978. Příznačné je, že své výhrady formálně prezentovali jako stanovisko ?Znovuzřízeného výboru za přijatelné WTC? (The Continuing Committee for a Reasonable World Trade Center) - tedy navlas stejně, jako to učinili jejich otcové, Samuel Durst a Peter L. Malkin, když v roce 1964 s podobně ?starostlivou? komisionální naléhavostí protestovali proti výstavbě věží Twin Towers původního komplexu WTC. Pikantní je na této záležitosti navíc to, že navzdory hlasité kritice koncepce 1WTC ze strany Douglase Dursta, šéfa a spolumajitele Durst Organization, znamenal rok 2007 začátek jeho vytrvalého zájmu o majetkový vstup do této budovy, což nakonec skutečně vyústilo v létě 2010 v odkoupení 5% podílu na věži 1WTC od PANYNJ.

Obr. 17. Vyhlídkové patro věže 1WTC One World Observatory

Faktem je, že se v tomto kritickém údobí i ve vedení státu, města a PANYNJ intenzivně zvažovalo, zda přece jen nenechat Silversteina postavit nejdříve věže 3WTC a 4WTC podle návrhů architektů Richarda Rogerse a Fumihikoa Makiho, a teprve tehdy, když jejich efektní design a špičková úroveň skutečně přilákají firemní nájemníky, se pustit do dostavby 1WTC. Těsně před vypuknutím velké hypoteční krize v USA se ovšem v předjaří 2007 i na Lower Manhattanu zdálo, že se situace s pronájmy kanceláří jen a jen zlepšuje. To vedlo ke změně dříve kritického postoje nového guvernéra Eliota Spitzera ohledně možností 1WTC efektivně pronajmout, a tím i ke změně jeho postoje k principiální otázce, zda budovu, která bude v navržené podobě mimořádně drahá, vůbec postavit. Poté, co zkraje roku 2007 hrozil zastavením projektu a rozhodnutím budovu přepracovat a výrazně zlevnit, si to po svém zvolení a nástupu do funkce guvernér Spitzer nakonec rozmyslel a budově 1WTC dal zelenou přesně v té podobě, v jaké už byla rozestavěna. Ve skutečnosti šlo ovšem o realitní bublinu, která se nafukovala po řadu let. Ceny komerčních pronájmů v New Yorku zrychlovaly dlouhodobý růst, což řadu firem-nájemců nutilo zabezpečit se ?včasným? nájmem kancelářských prostor před hrozbou zvýšení nákladů z jeho očekávaného dalšího nárůstu. Do realit v New Yorku v tu dobu směřoval i masivní spekulativní kapitál nejrůznějších fondů a zahraničních investorů, protože klesala výnosnost dluhopisů a akcií. Tato vlna poptávky ovšem dále zvyšovala úroveň nájemného, až dosáhlo nereálné výše. Vzhledem k tomu, že úrokové sazby Fed, centrální banky USA, už v té době činily 5,25 % a komerční úvěry velmi zdražily, zájemci ?náhle? vymizeli. V polovině roku 2007 bublina praskla. Hledání budoucích nájemců kanceláří v komerčních mrakodrapech nového WTC se zadrhlo - a budovy 1WTC se to týkalo s dvojnásobnou
naléhavostí.

Obr. 18. Vizualizace vnitřního ocelového rámu jádra obvodových sloupů vnějšího rámu budovy, zdroj: Otie O‘Daniel

V lednu 2008 vypsal PANYNJ poptávkové řízení na provozovatele restaurace, která měla být vybudována ve vrcholku budovy, podobně jako tomu bylo u někdejší restaurace Windows on the World ve zničené severní věži 1WTC. Tam ovšem při útocích 9/11 zahynulo na 150 osob, takže první ohlasy na vypsanou poptávku byly smíšené. Obecně se navíc soudilo, že i obchodně nepůjde o snadný úkol. Šlo by sice opět o nejvyšší restauraci v USA (382 m), ale vzhledem ke svému kónickému tvaru má budova v nejvyšších patrech výrazně menší podlahovou plochu, než tomu bylo u Twin Towers. Jako jistá kompenzace se pro restauraci nabízela hned dvě podlaží nad sebou, 100. a 101.NP s plochou cca 3160 m2. Seriózní propočty ovšem ukázaly, že by si její vybudování a vedení vyžádalo příliš vysoké náklady na to, aby mohlo být rentabilní. Když po několik let neprojevila zájem žádná dostatečně renomovaná firma, byl nakonec PANYNJ v březnu 2011 nucen oznámit, že od úmyslu opět vybudovat na vrcholku věže restauraci upustil. Toto rozhodnutí zvedlo vlnu jisté nevole. Restaurace ve zničených Twin Towers byla slavná, a to, že i ve věži 1WTC bude podobná restaurace, bylo jedním z citlivě vnímaných prvků kontinuity původního a nového WTC.

V dubnu 2008 bylo rozhodnuto o podobě vyhlídkového patra One World Observatory (obr. 17), které je umístěno na 102.NP dříku budovy ve výšce 386 m (v současnosti 12. nejvyšší na světě). Jeho plocha je 1672 m2, tedy 2,5x menší, než byla plocha krytého vyhlídkového patra v původní jižní věži 2WTC Twin Towers. Jistou dobu se zvažovalo, že by byla v rámci vyhlídkového patra vybudována otevřená prostorově omezená vyhlídková plošina. V červnu 2011 bylo však s konečnou platností oznámeno, že s ohledem na vliv vyzařování telekomunikačního stožáru na vrcholku budovy není technicky schůdné takovou plošinu realizovat. Vyhlídkové patro bylo nakonec otevřeno pro veřejnost 28. května 2015.

V březnu 2009 pak PANYNJ vyhlásil, že jediným oficiálním jménem budovy je One World Trade Center. V odůvodnění bylo uvedeno, že jde o pojmenování obchodně i celkovým vyzněním vhodnější než dosud masově užívané Freedom Tower. Proti tomu se ovšem zvedla očekávatelná vlna nevole. Část veřejnosti i politiků lpěla na názvu vyjadřujícím patřičný americký patriotizmus a vyčítala PANYNJ přízemní pragmatizmus, s nímž, opět prý bez diskuze s veřejností, směnil národní hrdost za snazší pronajímání kanceláří a to ještě ke všemu (viz dále) dravé čínské firmě jako vůbec prvnímu dojednanému nájemci v budově 1WTC!

Obr. 19. Tuhé napojení obvodových sloupů a stropních nosníků na ocelový rám jádra

Postup výstavby budovy

Časový průběh skutečného postupu výstavby budovy.

Slavnostní odhalení základního kamene - 4. července 2004.
Přepracování koncepce z bezpečnostních důvodů - červen 2005.
Odblokování výstavby podpisem smlouvy MDA - duben 2006.
Zahájení terénních prací na výstavbě budovy - 27. dubna 2006.
Odhalení základního kamene v nové poloze - 4. července 2006.
Odstřely, hloubení a čištění prostor pro základy - léto 2006.
Hlavní betonáže základových pilířů a desek - červenec až listopad 2006.
Zahájení výroby sloupů a dalších prvků OK - červenec 2006
Osazení prvních ocelových sloupů na základy - 17. až 20. prosince 2006.
Osazení dvou hlavních samošplhacích jeřábů Favco - duben a květen 2007.
Budování podzemních podlaží budovy - podzim 2006 až podzim 2009 (tři roky).
Budované jádro budovy dosáhlo úrovně terénu - 17. května 2008.
Strop na úrovni 3.PP překrývající tunel PATH - 27. března 2009.
Zahájení montáže skleněných panelů dříku budovy - 13. listopadu 2010.
1WTC nejvyšší budovou New Yorku (382 m) - duben 2012.
Dosažení plné výšky dříku budovy (417 m) - 30. srpna 2012 (v původním plánu 2006).
Dočasná ocelová konstrukce pro montáž stožáru - prosinec 2012.
Obklad podnože věže - únor 2013 až červen 2014.
Dokončení hrubé stavby věže smontováním stožáru - 10. května 2013. (Pozn.: Budova tím dosáhla výsledné výšky 541,3 m a stala se 3. nejvyšší budovou světa.)
Dokončovací práce a terénní práce v okolí budovy - podzim 2013 až listopad 2014.
Demontáž pracovních výtahů a plošin - leden až červen 2014.
Stěhování prvních nájemců (Condé Nast) - 1. listopadu 2014.
Slavnostní zprovoznění/otevření budovy - 3. listopadu 2014.
Otevření vyhlídkového patra pro veřejnost - 28. května 2015.

Zvláštnost nosného systému budovy
Věž 1WTC kombinuje mimořádně tuhé betonové jádro s robustním prostorovým ocelovým rámem, jehož příčle jsou v každém jednotlivém podlaží s jádrem ohybově i smykově velmi tuze propojeny. Věž 1WTC má v důsledku snahy o maximální tuhost provázání stropů na jádro nezvyklý, v podobném rozsahu dosud nikdy nepoužitý způsob výstavby. Nejdříve se jako první etapa výstavby jádra montovala masivní rámová ocelová konstrukce, která je pak ve výsledné podobě jádra ukryta uvnitř jeho železobetonových stěn a desek. Ke smontovanému ocelovému rámu jádra se ohybově i smykově tuhými svařovanými a šroubovými spoji připojovaly nosníky jednotlivých vodorovných stropních konstrukcí - příčle vnějšího prostorového rámu tvořeného obvodovými sloupy a nosníkovými prvky stropů (obr. 19). Ocelové nosníky stropů byly napojovány na tuhý ocelový rám jádra svažovanými rybinovými spoji a doplňkově vysokopevnostními šrouby. Následovalo uložení spřahujícího betonu stropů příslušného podlaží s vynecháním úzkého pruhu kolem obvodu jádra. Teprve následně, s odstupem cca 8 až 10 podlaží, byla kolem ocelového rámu jádra, který je zároveň tuhou výztuží hybridních ocelobetonových stěn jádra, instalována betonářská výztuž, vysunulo se bednění a stěny jádra do něj byly vybetonovány. Nakonec se dobetonoval úzký pás desky kolem stěn jádra a napojení desky na jádro se začistilo. Kromě betonářské výztuže je tak jádro vyztuženo právě i ?tuhou výztuží?, kterou v něm tvoří předem smontovaný ocelový rám jádra. Betonářská výztuž stropů byla přitom provázána s výztuží jádra pomocí příložek vložených do zvláštních kotevních rýh rybinového tvaru vytvořených v betonu jádra v úrovni každého patra, což dále zvýšilo únosnost a tuhost napojení stropů na jádro.

Obr. 20. Technologicky vynucené zaostávání výstavby severní části jádra budovy oproti části jižní

Koncepce použitá u věže 1WTC, kdy je rámový skelet stropních nosníků a obvodových sloupů z velmi kvalitní stavební oceli sám o sobě velmi tuhý a je spojen svařením s průběžným tuhým ocelovým rámem zabudovaným v masivním železobetonovém jádru, které je navíc z vysokohodnotného betonu, vytváří mimořádně tuhou (ale také velmi drahou) nosnou konstrukci výškové budovy. Jde do značné míry o pochopitelnou reakci na účinky nárazu letadel na věže Twin Towers při útocích 9/11. Tato koncepce znamená zároveň mimořádně redundantní konstrukční systém budovy, tj. systém, který umožňuje rozsáhlé redistribuce toku sil při vyřazení některých konstrukčních prvků a zároveň minimalizuje dopady takového vyřazení prvků na deformace systému jako celku. Budova je mj. navržena na seizmické zatížení odpovídající 7. stupni Richterovy stupnice. O věži 1WTC se v té souvislosti hovoří jako o nejbezpečnější výškové budově světa. Taková hodnocení jsou ovšem zavádějící. Typologie nosných konstrukcí velmi vysokých budov se od tragických útoků 9/11 velmi rozkošatila a opatření i konstrukčních prvků, které zvyšují redundanci jejich nosných systémů či jinak zvyšují únosnost a bezpečnost mrakodrapů, je celá řada. Faktem je, že v běžných případech se u výškových budov s ocelovými vodorovnými nosnými konstrukcemi napojují ocelové stropní nosníky na železobetonové jádro pomocí styčníkových desek ukotvených v betonu jádra. Žádná tuhá výztuž, natož ocelový rám, v jádru budovy standardně není.

Zemní práce a založení budovy

Základovou jámu pro budovu 1WTC nebylo třeba hloubit, jen upravit - nachází se uvnitř prostoru původní The Bathtube - vany západní části zničeného komplexu WTC. Nutným krokem bylo vyklizení trosek Twin Towers a okolních zničených budov areálu, především bývalých podpovrchových garáží a podzemí někdejší budovy 6WTC, na jejímž půdorysu je věž 1WTC situována. Pozitivní skutečností zásadního významu bylo, že kotvené podzemní stěny někdejší stavební jámy komplexu WTC přečkaly útoky 9/11 bez podstatnější úhony a jejich pažicí funkce zůstala i po 35 letech od vybudování v principu zachována. Tato historická ?slurry wall? se tedy po patřičné sanaci znovu využila jako obvodová stěna podzemních podlaží komplexu WTC i samotné věže 1WTC. Její spodní část byla zesílena novou předbetonovanou stěnou a byly nastaveny a doplněny její zemní kotvy. Od začátku roku 2007 byly budovány nové, mohutné podzemní stěny při východním okraji pozemku WTC, souběžné s Church Street a Liberty Street, aby bylo možno odtěžit stavební jámu i pro založení a výstavbu věží 2WTC až 4WTC. Tyto stěny pak nově vymezily otevřenou, 24,5 m hlubokou stavební jámu nového komplexu WTC od východu a jihu. Toto rozšíření vany stavební jámy bývalých Twin Towers zároveň umožnilo přístup ke staveništi věže 1WTC i nájezdem od východu.

Obr. 21. Schéma průřezu rohového obvodového sloupu kolem vstupního lobby

Pro vlastní založení budovy 1WTC se v maximálním rozsahu využilo ověřených a zpevněných základů zničeného WTC. Kvůli posílení stability při působení větru nebo při posuzovaných nehodových stavech je věž 1WTC přes své základy navíc připnuta předpjatými horninovými kotvami do zdravé skály podzákladí v hloubce cca 50 m pod uliční úrovní. Dno stavební jámy, které se nachází zhruba na úrovni povrchu únosné skály, bylo pečlivě očištěno, zvětralé vrstvy horniny byly odstraněny, betonovými plombami se vyplnily objevené kaverny a prohlubně. V místech budoucích hlavních sloupů budovy byly vyhloubeny a vybetonovány relativně mělké šachtové pilíře. Podzemní podlaží, která tvoří - podobně jako tomu bylo už u původního komplexu WTC - rozsáhlý a vzájemně propojený komplex pod všemi jednotlivými objekty nového WTC a vyplňují svými 5 až 7 patry celý obrovský objem stavební jámy na hloubku cca 24 m, jsou jinak založena plošně na železobetonové, příslušně dilatované základové desce. Pod vlastní věží 1WTC se skrývá pět podzemních podlaží číslovaných odspodu 4.PP, 4.M.PP (mezanin), 3.PP, 2.PP a 1.PP. Podlaha nejnižšího podlaží se nachází na úrovni - 21,6 m (± 0,0 je na úrovni podlahy vstupního lobby budovy), základy sahají do hloubky cca 24,7 m. Na úrovni 3.PP je budova 1WTC napojena na podchod Západní koridor (West Concourse), viz díly 2 a 3 těchto článků o WTC (4 a 5/2016), a přes něj na WTC Transportation Hub a ostatní objekty nového WTC. Z podzemí je také přímý vstup do nových podzemních garáží.

Demoliční práce a odklízení zbývajících trosek objektů bývalého WTC byly zahájeny hned v dubnu 2006. Od léta pak na ně navázalo čištění, sanace a zesilování základové spáry, postupné budování základů pak probíhalo v několika fázích zhruba rok: od začátku léta 2006 do konce jara 2007. Na základové práce ihned navázala betonáž svislých konstrukčních částí podzemních podlaží. Práce ovšem nemohly postupovat rovnoměrně po půdoryse podzemí budovy, ale pouze po jednotlivých úsecích, což je velmi prodlužovalo. Výstavbu základů a podzemí věže 1WTC významně zpomalovalo a technologicky omezovalo to, že v místech základů věže probíhá tunel provozované železnice PATH a při východním okraji podzemí budovy i provozovaná linka metra (obr. 20).

Obr. 22. Montáž sloupů přízemí obřími jeřáby Manitowoc

To limitovalo možnost odstřelů skalního podloží, vrtání, používání těžkých strojů apod. To, že Daniel Libeskind situoval věž 1WTC částí jejího půdorysu nad jeden z tunelů příměstské železnice PATH, vyvolalo od počátku četné více či méně oprávněné obavy. Zvažovalo se, nakolik mohou dynamické účinky projíždějících vlaků vést v dlouhodobém horizontu až ke konstrukčním poruchám věže a nakolik mohou být hluk a vibrace od vlaků spolu s elektromagnetickým polem generovaným vysokým napětím trakce škodlivé pro obyvatele budovy. Vážnějším konstrukčním problémem pak bylo, že některé nosné sloupy a stěny věže protínaly svými osami v podzemí tunelový tubus nebo důležité části konstrukce trati. Aby bylo zaručeno, že budou všechny zmíněné potenciální vlivy železnice PATH eliminovány, navrhla kancelář SOM na úrovni stropu 3.PP překrytí tunelu metra masivní železobetonovou deskou. Sloupy, které v přímém tvaru s prostorem tunelu kolidovaly, byly nad ním rozvětveny a pomocí masivních převázek a táhel tubus PATH obešly. Teprve když byla v březnu 2009 vybetonována nad tunely PATH tato ochranná stropní deska tloušťky 0,65 m, stavba mohla dále probíhat už bez ohledu na provoz PATH. Určitou ironií je, že primárním úkolem této desky zhotovené jako druhý strop nad vlastním stropem betonového tunelu PATH z konce šedesátých let, je ochránit budovu 1WTC před teroristickým útokem zdola, např. výbuchem bomby ve vagónu PATH - nikoliv tedy jako ochrana cestujících PATH před účinky bombového útoku na věž 1WTC.

Výstavba podzemních podlaží v bezprostředním okolí věže trvala celé tři roky: od podzimu 2006 do podzimu 2009. Na základy a exponované části podzemních stěn byl použit beton pevnosti 96,5 MPa. V květnu 2008 došlo k nepříjemné události, kdy se zjistilo, že 38 m3 betonu uloženého do základů v prosinci 2007 má pevnost jen mezi
41 až 69 MPa. Nekvalitní beton bylo nutno vybourat a příslušnou část základů vybetonovat znovu. Udává se, že betonu pevnosti 96,5 MPa bylo do základů a částí podzemních podlaží uloženo celkem 11 470 m3.

Obr. 23. Uspořádání nosné ocelové konstrukce při povrchu opevněné podnože budovy

Svislé a vodorovné nosné konstrukce
Svislé nosné ocelové konstrukce

Z hlediska typů ocelových sloupů a dalších tyčových prvků, z nichž jsou sestaveny svislé nosné ocelové konstrukce, si lze věž 1WTC po výšce rozčlenit na čtyři části. Nejnižší část představuje pět podzemních podlaží nominální výšky 24,7 m, postupně betonovaných a montovaných ode dna stavební jámy. Ocelové sloupy vlastní věže, které jimi procházejí až do základů, byly v rozsahu těchto podzemních podlaží masivně obetonovány. Druhou částí je vstupní lobby budovy konstrukční výšky 18,2 m a třetí část zbývající úsek podnože nad tímto lobby vysoký 38,6 m. Čtvrtou částí je vlastní dřík budovy vysoký 360,2 m, který sahá svým parapetem až do výšky 417 m. Zatímco betonové centrální jádro prochází celou výškou budovy kontinuálně a mění svůj průřez ve vazbě na zužující se profil věže a zmenšující se podlahovou plochu podlaží, charakter na něj napojených sloupů se v jednotlivých částech budovy mění.

Rozhodující část ocelových prvků podzemní části věže a konstrukce její podnože dodaly ocelárny ArcelorMittal z Lucemburska. Celkem šlo o cca 8530 t mohutných ocelových prvků, vyráběných už od července 2006. Fakt, že ocelové sloupy a nosníky se musely v takovém rozsahu dovážet z Lucemburska, se stalo dokladem toho, nakolik americký ocelářský průmysl - kdysi mocná U.S. steel industry, nejsilnější na světě - od 2. světové války upadl. Výroba byla postupně ?outsourcována? do levnějších zemí a už od sedmdesátých let 20. století je nutné skutečně velké prvky konstrukční oceli dovážet ze zahraničí.

Obr. 24. Typické půdorysy podlaží v různých úsecích dříku věže

Montáž prvních dvou sloupů na základovou desku na dně stavební jámy proběhla za účasti tehdejšího guvernéra Patakiho při již zmíněné slavnosti 20. prosince 2006. První ze sloupů nesl nápis Freedom Tower a samolepku vlajky USA nalepenou nedopatřením vzhůru nohama, druhý sloup nesl podpisy a pozdravy dělníků ze železárny v Lynchburgu (viz dále). Třetí nosník s podpisy příbuzných obětí 9/11 byl osazen následně. Tyto první, ?slavnostní? sloupy byly natřeny bíle.

V rozsahu vstupního lobby je po obvodě budovy rozmístěno 24 mimořádně masivních ocelových sloupů volné výšky přes 15 m. Svými spodními konci navazují na temena sloupů podzemních podlaží budovy a síly, které přenášejí, poté sloupy podzemních pater přenášejí až do základových pilířů. Tyto sloupy jsou nejmohutnějšími a nejtěžšími ocelovými tyčovými prvky v rámci celé budovy. Mají průřez složeného širokopřírubového profilu H a jsou z vysokopevnostní oceli třídy 10 650. Mají délku až 18,2 m a jsou profilu až W14 × 730 (průřez je 1067 × 762 mm, obr. 21), se stojinou tloušťky až 79 mm a přírubami tloušťky až 126 mm. Nejtěžší z nich mají hmotnost 63,5 t. V případě ataku obdobného útokům 9/11 by byla budova údajně dostatečně stabilní i při vyřazení až tří z šesti sloupů na každé straně.

Tyto sloupy určené pro opevněnou patu věže vyrobila slavná železárna The Grey Mill koncernu ArcelorMittal v Differdange v Lucembursku. Při jejich výrobě se ocel zahřívala až na 1280 °C. ArcelorMittal má jako jeden z mála světových výrobců ocelových konstrukcí v Differdange zařízení na výrobu ocelových nosníků i těch největších normovaných rozměrů, a právě takové byly pro opevněnou patu věže 1WTC navrženy. Na území USA v současnosti už válcovna tohoto typu neexistuje. Těchto 24 sloupů souhrnné hmotnosti přes 806 t bylo nejdříve po železnici převezeno do přístavu v belgických Antverpách a v srpnu a září 2006 dopraveno čtyřmi loděmi z Antverp do Camdenu v New Jersey, popř. do Portsmouthu ve Virginii. Plavby trvaly čtrnáct až šestnáct dnů. Odtud byly sloupy dopraveny do mostárny Banker Steel Company LLC v Lynchburgu ve Virginii, kde byly dokompletovány mj. o styčníkové plechy a povrchově upraveny. Firma Banker Steel Company LLC už dodávala na přelomu šedesátých a sedmdesátých let 20. století ocelové díly i pro zničené Twin Towers. Z Lynchburgu byly hotové ?built-up? sloupy dopravovány kamiony do New Jersey a po mostě George Washingtona přes řeku Hudson na Manhattan. Tyto sloupy tak urazily celkovou trasu přes 7600 km (!).

Obr. 25. Betonáž ochranné obvodové stěny kolem vstupního lobby věže, zdroj: Matthew Denker

Při stykování s navazujícími sloupy a s vodorovnými nosníky se plechy prvků tloušťky až 126 mm především šroubovaly, pro dosažení maximální tuhosti byly některé styky však rovněž svařované. Po předehřátí materiálu na 280 °C se svařovalo elektrodou E 8018 určené pro nízkolegované a jemnozrnné oceli, dokončený svar se následně ještě temperoval. Sloupy spolu s masivními nosníky, které mj. fixovaly polohu temen sloupů vůči rámu jádra věže, byly montovány postupně dvěma obřími mobilními pásovými jeřáby Manitowoc M16000 a M18000 maximální nosnosti 360 t v srpnu až říjnu 2009 (obr. 22). Hodinový nájem těchto velkých jeřábů činil 2500 a 3000 USD. Obvodové sloupy přízemí budovy nebyly ve výsledné podobě obetonovány, jen řádně ochráněny intumescentním protipožárním nátěrem Pyro Pro. Princip ochranné funkce těchto nátěrů spočívá v tom, že aditiva přidaná do hmoty nátěru reagují při zahřátí nad cca 150 °C rychlou tvorbou plynu, který vytváří velké množství drobných bublinek, takže nátěr až padesátkrát zvětší svůj objem a ocel se ve výsledku obalí tlustou ochrannou pěnovou vrstvou. Zatímco klasická izolace nástřikem použitá pro ochranu prvků ocelových konstrukcí v průběhu dříku budovy má tloušťku 50 a více mm, tloušťka těchto intumescentních nátěrů činila 4 mm.

Ocelové sloupy a nosníky pro podnož věže v úseku nad vstupním lobby a ocelového rámu jádra budovy dodala na stavbu mostárna firmy Greiner Industries Inc. se sídlem v Mount Joy v Pensylvánii. Mzda dělníků v této mostárně činila 20 až 30 USD/hod. Nosníky z vysokopevnostní oceli měly standardně délku 9,1 m a hmotnost 25,5 t. Byly z válcovaných plechů tlouštěk 79 až 126 (!) mm. Prvky rámu jádra na sobě měly navařené spřahující trny, protože byly později jako tuhá výztuž železobetonového jádra obetonovány. Nad masivním roznášecím zastropením lobby probíhá na každé stěně věže šest obvodových sloupů až do 20.NP. Náklon rohových sloupů přitom činí 7° od svislice. Prvky ocelové NK vnějšího nosného rámu v rozsahu dříku věže vyrobila a dodala firma Davis Group ze své ocelárny v South Plainfieldu ve státě New Jersey. Pro prvky ocelové části NK věže se použilo ocelí ASTM A572 a ASTM A992 (pevnosti 450 MPa). Standardní osová vzdálenost obvodových sloupů činí 9,14 m.

Generální kontrakt na montáž nosné ocelové konstrukce věže získala newyorská firma DCM Erectors Inc. (smluvní cena dodávky prací činila 277 mil. USD), část těžkých montáží pro ni dělala kanadská firma ADF Group Inc. se sídlem v Montrealu. Dělníci na montáži OK si vydělávali 41 USD/hod., s příplatky až 52 USD/hod. (tj. cca 200 000 Kč měsíčně). Spotřeba oceli na nosnou konstrukci budovy 1WTC se udává na úrovni 44 000 t, celková hmotnost ocelových součástí budovy dosáhla 50 000 t.

Obr. 26. Osazování skleněných fasádních panelů na montované věži 1WTC, stav v březnu 2011

Jádro a stropní konstrukce budovy
Betonové jádro věže 1WTC je mimořádně robustním konstrukčním prvkem nosného systému budovy. Jednak svými celkovými rozměry a velkými tloušťkami stěn a desek, jednak použitím vysoce pevných materiálů. Na mimořádné únosnosti a tuhosti jádra se dále podílí jak jeho bezprecedentní způsob vyztužení tuhým rámem z konstrukční oceli, tak i míra tuhosti, s níž jsou do něj vetknuty stropní konstrukce každého jednotlivého podlaží. Stěny jádra mají v rozsahu podnože budovy tloušťku až 1,83 m. S výškou budovy tloušťka stěn klesá, stále však zůstává minimálně 0,61 m. Jak už bylo uvedeno, kromě běžné betonářské výztuže jsou stěny jádra a jeho dělicí stropní desky na celou výšku budovy vyztuženy zabetonovaným robustním rámem z tuhých ocelových profilů.

Pro spodní části stěn jádra se navíc použil vysokohodnotný beton pevnosti 110 MPa (16 000 psi), v New Yorku vůbec poprvé. Do doby výstavby věže 1WTC byla nejvyšší v New Yorku použitá pevnost betonu 82,7 MPa (12 000 psi), bylo tomu pro konstrukci již zmíněné Silversteinovy věže 7WTC otevřené v roce 2006. Potenciálním problémem tedy bylo velké hydratační teplo. Kalifornská firma iCrete LLC, která navrhovala složení betonu, proto s využitím svého technologického know-how iCrete System nahradila významnou část cementu struskou a popílkem. Kromě dosažení řady jiných potřebných vlastností bylo snahou udržet teplotu ve středu stěn pod 70 °C a to, aby rozdíl teplot uvnitř a na povrchu nebyl vyšší než 35 °C.

V dolní části věže má jádro čtvercový průřez a je do značné míry rozděleno střední chodbou na severní a jižní část. To umožnilo v komplikované počáteční fázi výstavby jejich nezávislou betonáž. Nad opevněnou podnoží se tvar betonového jádra s rostoucí výškou věže a zmenšující se plochou podlaží postupně proměňuje. Ze čtverce se stává na úrovni 72.NP pravidelný osmiúhelník a u temene budovy získává jádro, analogicky tvaru průřezu celé budovy, opět tvar okoseného čtverce, pootočeného ovšem o 45° oproti čtverci v patě věže (obr. 24). Až do jara 2009 byly od sebe práce na jižní a severní části jádra budovy odděleny (obr. 20). Zatímco výstavba jižní části jádra probíhala plynule obvyklou rychlostí, práce na severní části brzdil provoz železnice PATH v tunelu pod ní. Některé práce se tak prováděly pouze v noci nebo o víkendech, kdy bylo možné provoz na železnici PATH zastavit. Další komplikace výstavby severní části jádra spočívala v tom, že do půdorysu 1WTC zasahovala až do roku 2010 svým okrajem ulice Vesey Street. Pro severní obvodové sloupy 1WTC tak musely být napříč jejím vozovkovým souvrstvím vysekány otvory, protože až po přenesení zatížení budovy na ně bylo možné odstranit okraj ulice, o který se do té doby konstrukce budované věže dočasně opíraly.

Čerpaný beton na stavbu dodávala firma Quadrozzi Concrete Corporation. Do čerstvého betonu se přidával led v létě i v zimě, aby se maximálně snížila jeho teplota. Subdodavatelem, který prováděl na stavbě monolitické betonářské práce, byla firma Collavino Construction Company z holdingu Collavino Group. Pracovalo se na dvě směny sedm dní v týdnu. Všechna betonářská výztuž se ohýbala až na staveništi. Vzhledem k obtížné přístupnosti řady míst v rámci půdorysně velmi rozsáhlého objektu nebylo často možné nebo výhodné betonovat pumpami a čerstvý beton byl ukládán ve velkém rozsahu pomocí betonážních košů. Na betonové jádro, stropy a další části věže 1WTC se souhrnně spotřebovalo 152 920 m3 betonu. Celková hmotnost věže se odhaduje na 310 000 t.

Použitá betonářská výztuž byla trojí pevnosti: 276, 414 a 517 MPa (40, 60 a 75 ksi). Největší podíl měla výztuž pevnosti 414 MPa (v ČR odpovídá zavedené značce B420B), v dolní části věže pak výztuž pevnosti 517 MPa. Na konstrukce v patě budovy a jejím okolí, kde hrozí zvýšené nebezpečí průniku agresivních médií mikrotrhlinami k výztuži, tj. na pojížděné stropy podzemního parkoviště, na stěny a desky kolem vodních nádrží, šachty a kolektorů s rozvody TZB a na pochozí i pojížděné plochy kolem věže 1WTC, navazující na okolní uliční síť, se použilo ve velkém rozsahu betonářské výztuže opatřené zeleným epoxidovým povlakem.

Obr. 27. Výsledná podoba obkladu a velkoplošných skleněných ploch podnože věže, zdroj: shp

Dodavatelem bednění a lešení pro výstavbu monolitických betonových konstrukcí věže 1WTC byla firma EFCO Corp. se sídlem v Des Moines v Iowě. Použita byla hlavně samošplhací bednění stěn Power Tower, systém bednění stropních desek s hliníkovými stojkami E-Z DECK a samonosné bednění trámových prvků Plate Girder. Firma EFCO Corp. dodávala současně bednění a lešení i pro výstavbu podzemních prostor WTC Transportation Hub a podle potřeby přesouvala inventární materiál mezi oběma budovanými objekty.

Jednu z nejviditelnějších součástí ?opevnění? podnože věže 1WTC tvoří ochranné železobetonové stěny tlouštěk 0,76 a 0,91 m, které lemují obvod půdorysu vstupního lobby (obr. 12 a 25). Světlá vzdálenost mezi jádrem a touto ochrannou stěnou činí standardně 12,2 m. Ochranné stěny jsou přerušeny v místech hlavních vstupů do budovy, v těchto úsecích jsou vybudovány odsazené železobetonové stěny tloušťky 0,76 m, jejichž smyslem je clonit, a tím chránit přístupy do prostor vstupního lobby. Tyto stěny nemají nosnou funkci ve smyslu přenosu gravitačních sil z budovy, byly vybetonovány až dodatečně do otvorů vymezených hlavními obvodovými ocelovými sloupy a stropní konstrukcí nad vstupním lobby. Tyto stěny mají speciální tuhou i měkkou výztuž a jsou navrženy tak, aby odolaly případným výbuchům a jiným účinkům teroristických útokům definované intenzity.

Stropy podzemních podlaží jsou tvořeny monolitickými železobetonovými deskami. Stropy všech nadzemních podlaží jsou spřažené: na vlnité ocelové desky uložené na sestavu ocelových nosníků byla vybetonována spřahující železobetonová deska.

Budova má v souladu se soudobými požadavky na bezpečnost výškových budov tři schodiště. Dvě jsou určena obyvatelům a návštěvníkům budovy a mají zvětšenou šířku 1,83 m.
Třetí, užší schodiště je neveřejné, je určeno pro pohyb hasičů při mimořádných událostech odděleně od pohybu osob po veřejných schodištích. Schodiště jsou sestavena z betonových prefabrikovaných dílců vyrobených britskou firmou C. J. Pink v Dorchestru.

Nenosné části budovy
Cca 92 900 m2 plochy skleněného pláště dříku věže 1WTC je obloženo více než 12 700 ks prosklených panelů. Skleněné panely jsou osazeny bezpečnostním dvojitým laminovaným sklem tloušťky 38 mm. Tvarová různost skleněných panelů byla značná. Každý jednotlivý panel měl dané číslo a kód své polohy na fasádě věže. Největší z tabulí skla má rozměry 1,78 × 4,32 m a hmotnost půl tuny. Standardní rozteče svislých ocelových sloupků, ke kterým jsou panely připevňovány, činí 4,06 m. Cca 12 000 panelů je plošných, cca 700 jich je určených pro nároží budovy. Počet panelů na podlaží klesá s výškou budovy ze 160 na 100 ks. Vlastní skleněné tabule vyráběla firma Viracon Inc. v závodě v Owaponně, ve státě Minnesota. Skleněné tabule byly pak převáženy do Portlandu ve státě Oregon, do závodu společnosti Benson Industries Inc., kde byly skleněné fasádní panely kompletovány. Firma Benson Industries Inc. byla výrobcem prvků fasády z nerezové oceli a zároveň vyšším dodavatelem celého opláštění budovy 1WTC. Udávaná cena zakázky Benson Industries Inc. činila 161 mil. USD.

Skleněná fasáda byla odzkoušena na třípatrových modelech v měřítku 1 : 1 nezávisle na sobě ve dvou zkušebnách v Kalifornii a v Novém Mexiku. Cílem zkoušek bylo prokázat odolnost fasády a použitých skleněných tabulí na účinky přírodních živlů (mj. definovaná větrná bouře s intenzivním deštěm s dobou návratu padesáti let). Velmi náročná se ukázala i montáž fasádních panelů na povrch budovy. Postupovalo se většinou v celých vodorovných pásech podlaží po podlaží odspodu, počínaje 20.NP. Vzhledem k tomu, že se šířka stěn budovy pro jejich trojúhelníkový tvar v každém podlaží mění, proměňoval se jak počet panelů v jednotlivých řadách, tak i uspořádání jejich návaznosti na prostorové nárožní panely, které byly osazovány vždy jako první. Skleněné fasádní panely věže 1WTC navíc zakrývají jednotlivá podlaží v rozsahu jejich plné konstrukční výšky. Sklo tedy pokrývá dřík budovy kontinuálně a není horizontálně rozčleněno jinak obvyklými parapetními panely, které mj. usnadňují polohovou rektifikaci hlavních fasádních panelů. Ze všech těchto důvodů bylo mimořádně důležité přesné osazení panelů v nejnižší, startovní řadě (obr. 26). Skleněné panely se osazovaly jednotlivě z vnitřku budovy v principu tak, že se, zavěšeny na speciálním mobilním malém jeřábu, vždy nejdříve nahoře nasadili na konzolky a v zavěšeném stavu teprve polohově nastavovaly. Po kontrole správného nastavení byly přivařeny k úchytům ve stropní konstrukci nižšího podlaží. Za den se dařilo osadit běžně 12 až 15 okenních panelů. Komplikaci působil ve větších výškách vítr. Jednak tím, že se při silnějším větru s panely špatně manipulovalo, jednak tím, že výkyvy budovy v řádech centimetrů znesnadňovaly měření a rektifikaci polohy panelů. V praxi se osazování panelů přerušovalo vždy, pokud rychlost větru přesáhla 50 km/hod.

Spodní opevněná část věže měla být původně obložena leštěnými plechy z nekorodující oceli. Tato úprava byla však záhy zamítnuta, protože byly obavy, že bude podnož věže působit jako ?betonový bunkr?, tedy příliš masivně, pocitově tíživě. Dalším řešením, které bylo dovedeno až do fáze zkoušek vyrobených prototypů, byl vizuálně velmi atraktivní obklad z masivních skleněných desek rozměru 1,22 × 4,06 m, orientovaných na výšku. Do jejich povrchu měly být vyřezány paralelní drážky trojúhelníkového profilu, které by vyvolávaly prizmatický efekt - dopadající světlo by se na nich částečně lámalo a odráželo. Sklo těchto desek mělo být zároveň netříštivé a mělo mít vysokou odolnost proti účinkům výbuchu. Upevněno mělo být na deskách z eloxovaného hliníku. Tyto speciální skleněné panely podnože navrhla a jejich následné zkoušky provedla inženýrská kancelář Weidlinger Associates, Inc., dnes součást Thornton Tomasetti.

V dubnu 2009 bylo oznámeno, že ?prizmatické? skleněné panely pro obklad podnože věže 1WTC budou dodány z Číny. Jako jeho dodavatel byla totiž vybrána technologicky vyspělá firma Sanxin Façade Technology Ltd. se sídlem v Šen-čenu. Fakt, že renomované - ale také znatelně dražší - americké sklářské firmy zakázku nezískaly, vyvolal u veřejnosti a politiků velkou vlnu nevole (takových však provázelo přípravu i výstavbu věže 1WTC celá řada). Na internetových fórech, ale i v některých tištěných médiích se objevily věty o nekvalitním skle z komunistické Číny, které je fackou do tváře všem těžce pracujícím americkým dělníkům, kteří ve stávající ekonomické krizi přišli o práci.

Na jaře 2011 bylo už ovšem zřejmé, že ambiciózní návrh ?prizmatického? obkladu podnože nebude realizován. Vyrobené prototypy skleněných desek ani po úpravách nevyhověly při zkouškách množství náročných kritérií, z nichž některé se fyzikálně vylučovaly. Investor PANYNJ a projektant SOM tak nakonec rozhodli, že bude spodek budovy 1WTC obložen deskami podobnými těm, které se už osvědčily u budovy 7WTC. SOM byl nucen tuto část projektové dokumentace přepracovat. Ve výsledku je tak podnož věže 1WTC obložena sendvičovými skleněnými panely, jejichž spodní vrstvu připevněnou k ochranné obvodové železobetonové stěně, popř. rastru ocelových prvků, tvoří tvarovaný plech z nerezové oceli. Na plechový podklad jsou jako vnější vrstva připevněny pod proměnnými úhly vertikálně orientované skleněné tabule rozměru 1,22 × 4,34 m (obr. 27). Sendvičové panely a jejich komponenty mají různou tloušťku v závislosti na jejich poloze po povrchu podnože, které odpovídá vždy i určitá míra expozice vůči potenciálnímu výbuchu. Skleněných tabulí bylo vyrobeno cca 2000 ks. Pod skly jsou umístěny LED diody, pomocí nichž lze podnož budovy variabilně osvětlovat.

Podpěrný lanový systém, který nese velkoplošné skleněné plochy v rozsahu podnože budovy, navrhla známá německá inženýrská kancelář sbp gmbh (schlaich bergermann und partner). Podpěrný systém je tvořen taženými lany z vysokopevnostní oceli, která podpírají skleněnou fasádu a zachycují příčné síly od větru a případných nárazů a výbuchu, zatímco vlastní tíhu skleněného pláště přenášejí vodorovné a svislé lanové nosníky do tuhých částí nosné konstrukce budovy (obr. 27). Rozměry lanových systémů, které podpírají čtyři velkoplošné skleněné fasády fasády, jsou: jižní stěna: 21 × 19,2 m, severní stěna: 14,9 × 20,7 m, východní a západní stěna: 8,8 × 19,2 m. Rozměry použitých skleněných tabulí jsou 1,52 × 2,02 m.

Zakázku na opláštění podnože získalo nakonec v nové soutěži konsorcium newyorských firem DCM Erectors Inc. a Solera Construction Inc. s tím, že dodávku vlastních skel zprostředkovala a spolu s technickým servisem garantovala firma Zetian Systems z Las Vegas. Skla měla původně dodávat opět čínská Sanxin Façade Technology Ltd., nakonec však zakázka připadla firmě PPG Industries. Použito bylo její ultračisté sklo STARPHIRE® (ultra-clear, low-iron), většinou ve standardní tloušťce 25 mm. Tabule skla se vyráběly v továrně Carlisle Glass Works v centrální Pensylvánii.

Prvky z nekorodující oceli (celkem 250 t), kterými jsou obložena nároží spodní části budovy, dodala finsko-německá společnost Outokumpu Nirosta GmbH (bývalá ThyssenKrupp Nirosta) se sídlem v Krefeldu v Německu. Vyrobeny byly v jejím závodě v Dillenburgu. Pro prvky je použita nekorodující chrom-nikl-molybdenová ocel NIROSTA 4404 se speciální povrchovou úpravou Laser, která zaručuje shodný vzhled povrchu prvků při pohledu z různých úhlů a při různých světelných poměrech.