Citicorp Center: a felhőkarcoló, amelyet egyetlen módosított részlet veszélyeztetett
Citicorp Center: a felhőkarcoló, amelyet egyetlen módosított részlet veszélyeztetett
1978-ban New Yorkban éjszakánként egy kész, már használatban lévő 59 emeletes felhőkarcolón hegesztettek. Nappal az irodákban a megszokott munka folyt, éjjel a hegesztők a tartószerkezet kapcsolatait erősítették meg. Az ok: az épület statikusa maga jött rá, hogy egy bizonyos szélirány esetén az épülete sérülékenyebb, mint gondolta. A Citicorp Center történetét ma a műszaki egyetemeken mérnöki etikai esettanulmányként tanítják. Nekünk, statikusoknak azonban elsősorban az érdekes, hogy hol keletkezett a hiba: nem a számításban, hanem egy részlet módosításában, amelyet senki sem számolt újra.
Az épület számokban
Helyszín: 601 Lexington Avenue, Manhattan, New York
Magasság / szintek: 279 m, 59 szint, acélszerkezet
Építés: 1974 – 1977
Alátámasztás: 4 db 34 m magas, 7,3 × 7,3 m keresztmetszetű pillér az oldalak közepén – nem a sarkokban
Statikus: William J. LeMessurier · Építész: Hugh Stubbins
A tartószerkezeti rendszert egy templom határozta meg, nem a statikus
A telek sarkán a Szent Péter evangélikus templom állt. Az egyházközség csak azzal a feltétellel egyezett bele az eladásba, hogy ugyanazon a helyen új, a toronytól szerkezetileg független épületet kap, és a templom legalább 63 %-a fölé semmit sem építenek. A pillérek ezért nem kerülhettek a sarkokba, ahol egy szokásos magasháznál állnak.
A megoldás: a négy masszív pillért az egyes oldalak közepére helyezték, az épület sarkai pedig a magtól 22 m-re kinyúló konzolok lettek, alattuk 34 m magas szabad térrel. Ebből az egyetlen feltételből szerkezeti következmények egész láncolata fakadt.
A szélnek csak egyetlen útja van
A kinyúló sarkok függőleges terhét és a vízszintes szélterhet is el kell juttatni a négy pillérig. Ezt a homlokzatban elhelyezett átlós rácsrudak rendszere végzi: minden falban hat chevron (fordított V) található, egyenként nyolc szint magas. Az átlók összegyűjtik a sarkok terhét, és a fal közepére vezetik. Nincsenek merevítőfalak a sarkokban, nincs tartalék teherút. Az átlók és kapcsolataik ezért az egész épület számára kritikusak.
Szél a sarokra
LeMessurier eredetileg csak a falakra merőleges szelet vette figyelembe – pontosan úgy, ahogy azt az akkori New York-i építési előírás megkövetelte. Szokásos épületeknél a sarokra ferdén ható szél kedvezőbb, így ez bevett és szabályos eljárás volt.
1978 júniusában, Diane Hartley princetoni mérnökhallgató kérdése nyomán az épületet a sarokra ható szélre is újraszámolta. Az eredmény: az ilyen szél jelentősen megnöveli az átlók kapcsolataiban fellépő terhet. A falra merőleges szelet főként a széliránnyal párhuzamos két fal viseli; a sarokra ható szélnél mind a négy fal egyszerre terhelt, és egyes átlók nagyobb erőt kapnak, mint merőleges szél esetén.
Megjegyzés: gyakran elhangzik, hogy a sarokra ható szélnél a szélnek kitett szélesség √2-szeres, azaz 41 %-kal nagyobb. Geometriailag ez igaz, de a nyomási tényező a szöggel változik, így ebből nem következik automatikusan 41 %-kal nagyobb teher. A források nem adnak meg konkrét erőnövekedést, ezért mi sem.
Egy kapcsolat, amelyet újraszámolás nélkül módosítottak
Ez az eset magja. Az átlók eredeti terve hegesztett kapcsolatokkal számolt. Az acélszállító Bethlehem Steel 1974-ben költségmegtakarítás céljából csavarozott kapcsolatokra cserélte őket. A módosítást LeMessurier irodája jóváhagyta, de maga a felelős tervező nem tudott róla.
Az akkor figyelembe vett terhek mellett a csavarozott kapcsolatok megfeleltek – ezért ment át a módosítás rutinként. Csak akkor nem feleltek meg többé, amikor megváltozott a teherfeltevés. Ez négy évvel később történt, amikor az épületben már emberek dolgoztak. A két dolog – a csak falra merőleges szél és a varratok helyett csavarok – önmagában rendben lett volna. Együtt nem.
A csillapító: a terv része és a kockázat része
Az épület könnyű és karcsú, ezért már az eredeti terv hangolt tömegcsillapítót (TMD) helyezett a tetőre: egy 9,1 × 9,1 × 1,8 m-es, 360 t tömegű, mozgathatóan ágyazott betontömböt. Amikor az épület kilendül, a tömb késéssel ellentétesen mozdul, és energiát von el a mozgásból. A forrás szerint akár 50 %-kal csökkenti a szél okozta mozgást, és körülbelül 1,5 millió USD-be került.
A bökkenő: a csillapítónak áram kell. LeMessuriernek ezért két állapotot kellett vizsgálnia – működő csillapítóval és anélkül. Az erős szél és az áramkimaradás pedig gyakran együtt jár.
A kockázat számokban
LeMessurier számszerűsítette annak valószínűségét, hogy olyan szél fúj, amely az épületet ledönthetné. A forrás éves értékeket közöl. Az utolsó oszlop a mi átszámításunk 50 évre – és éppen ez mutatja meg, miért kellett azonnal javítani:
| Állapot | Évente (forrás) | Legalább egyszer 50 év alatt (saját számítás) |
|---|---|---|
| Eredeti állapot, működő csillapító | 1 : 55 | 60 % |
| Eredeti állapot, áram nélküli csillapító | 1 : 16 | 96 % |
| Megerősítés után | 1 : 700 | 7 % |
Az „évente 1 : 55” úgy hangzik, mint ami nem fog bekövetkezni. Ötven év alatt azonban inkább valószínű, mint nem.
A javítás: éjjel, lakott épületben
A szerkezeti megoldás egyszerű volt: minden érintett csavarozott kapcsolatra egy 51 mm (2 hüvelyk) vastag acéllemezt hegesztettek, így a kapcsolat visszakerült az eredetileg tervezett állapotba. A hegesztést a Karl Koch Erecting végezte 1978 augusztusától éjszakánként; a munka 1978 októberében fejeződött be.
A nyilvánosság csak 1995-ben, a The New Yorker „The Fifty-Nine-Story Crisis” című cikkéből értesült a probléma valódi mértékéről. A források eltérnek abban, ki tette fel pontosan a mindent elindító kérdést – Diane Hartley mellett egy másik hallgató, Lee deCarolis neve is felmerül.
Mit viszünk át a Citicorp Centerből a gyakorlatba
- A teher iránya feltevés, nem adottság. Aszimmetrikus vagy átlósan merevített rendszereknél a ferde irányokat is ellenőrizni kell. A kérdés nem az, hogy számoltunk-e széllel, hanem hogy az adott rendszerre legkedvezőtlenebb iránnyal számoltunk-e.
- A gyártás közbeni részletmódosítás statikai döntés, nem adminisztráció. Csavar varrat helyett, más szelvény, más horgony – minden változásról tudnia kell annak, aki a szerkezetért felel.
- Ha megváltozik a teherfeltevés, a már jóváhagyott részleteket is ellenőrizzük újra. Ami a régi feltevés mellett megfelelt, az az új mellett nem feltétlenül.
- Az aktív intézkedés nem biztonság. Csillapító, szivattyú, vezérlőrendszer – számoljunk azzal az állapottal is, amikor nem működnek, és mindkét állapot eredményét rögzítsük.
- Az éves valószínűség megtévesztő. Ha kockázatról beszélünk, számítsuk át arra az időszakra, ameddig a szerkezet áll.
- Egy kezdeti, nem szerkezeti feltételnek a végén szerkezeti következményei vannak. Meglévő épület, telekhatár, szabad földszint – érdemes azonnal leírni, milyen döntések következnek belőlük, hogy négy év múlva se merüljenek feledésbe.
- Kérdezni bárki kérdezhet. Az, hogy „ez már jóvá van hagyva”, nem válasz. Ebben az esetben egy hallgató kérdése vezetett az újraszámoláshoz, amely megmentette az épületet.
Mit ellenőriztünk – és mit nem
Az épületre, a chevronokra, a csillapítóra, a valószínűségekre és a javításra vonatkozó összes adat a megadott forrásokból származik. Csak a vázlatok és az 50 évre történő átszámítás a miénk. A források nem közölnek konkrét erőket az átlókban, sem a csavarok számát és minőségét, sem a megerősített kapcsolatok számát – ezért mi sem.
Források
- Wikipedia EN – Citigroup Center
- Wikipedia EN – William LeMessurier
- Structurae – Citigroup Center
- J. Morgenstern: The Fifty-Nine-Story Crisis, The New Yorker, 1995. 05. 29. (a Wikipédia alapján idézve)
- Fotók: Wikimedia Commons (a szerzők és licencek a képeknél). Vázlatok: BVK-PRO. Az adatok lekérése: 2026. 09. 22.
Tervezés vagy gyártás közben változnak a részletek a szerkezetén? A BVK-PRO a koncepciótól a gyártási dokumentációig ellenőrzi a statikát – az építkezésről érkező módosításokat is. Keressen minket.
Ing. Baji Csaba
Jogosult tartószerkezeti tervező, vasbeton szerkezeti specialista
BVK-PRO, s.r.o.
