Misteri kegagalan keluli A36 pada WTC

Disiar Dalam Dewan Kosmik November 2010

Misteri kegagalan keluli A36 pada WTC

Muhammad Nuruddin Bashah

Bc Hons Eng UM

Spekulasi, teori atau pandangan bebas banyak kedengaran sejurus selepas tumbangnya Pusat Dagangan Dunia (WTC) di New York. Ada yang menjadikan insiden ini sebagai satu titik tolak bermulanya Islamofobia dan perlunya umat Islam ‘diajar’ kerana terlibat dengan keganasan. Ada juga yang berpandangan ia satu konspirasi besar golongan tertentu yang cuba membina dimensi baru politik dunia.

Bagi golongan jurutera dan pengkaji forensi bangunan, aspek kelemahan bahan yang digunakan untuk beam dan struktur serta faktor metalurginya sebagai pendorong yang mempercepatkan kemusnahannya walaupun secara teori teknikal, ia mampu diselamatkan walaupun dihentam oleh dua kapal terbang. Tidak dinafikan punca sebenar keruntuhannya adalah akibat hentaman pesawat. Namun begitu bukti-bukti metalurgi menampilkan satu pandangan baru betapa ia bukan sekadar malapetaka yang disebabkan satu hentaman dan pembakaran bahan api pesawat, tetapi ia juga disebabkan ada beberapa faktor msiteri yang menyebabkan keluli struktur WTC musnah dalam masa yang amat singkat.

Pusat Dagangan Dunia ini merupakan sebuah kompleks yang terdiri daripada tujuh buah bangunan termasuk menara berkembar pencakar langit setinggi 110 tingkat di bandar raya New York, Amerika Syarikat. Pusat milik Lembaga Pelabuhan New York dan New Jersey ini telah musnah selepas dihentam secara misteri pada 11 September 2001. Kompleks ini meliputi sebuah kawasan pejabat seluas 13.4 juta kaki persegi, iaitu hampir empat peratus ruang pejabat di seluruh lower Manhattan. Ia juga terletak berhampiran dengan New York Stock Exchange. Arkitek bangunan tersebut adalah Minoru Yamasaki manakala jurutera strukturnya utama yang terlibat dalam perencanaan struktur adalah John Skilling dan Leslie E Robertson.

Sistem struktur gedung WTC menggunakan sistem struktur rangka tiub (framed tube system) yang bertindak sebagai "equivalent hollow tube". Sistem struktur ini juga diterapkan pada bangunan-bangunan tinggi lainnya di dunia, seperti Sears Tower (110 tingkat), John Hancock Building (100 tingkat), dan Standard Oil Building (83 tingkat), yang keseluruhannya terletak di Chicago. Penggunaan sistem struktur tiub diyakini sangat ekonomi dan memiliki tahap ketahanan (toughness) dan terikan yang tinggi (tensile).

Kerja-kerja membina asas bangunan bermula pada tahun 1966. Dasar untuk setiap menara dipanjangkan lebih dari 70 meter ke bawah tanah, bersandar pada landasan yang pejal. Lebih dari 1.2 juta meter padu tanah dan batuan yang digali untuk membuat jalan untuk bangunan ini.

Lebih dari 200,000 tan keluli telah digunakan dalam pembangunan WTC secara keseluruhannya. Manakala sebanyak 425.000 meter padu konkrit telah digunakan.

Terdapat 43.600 tetingkap di Menara Berkembar seluas 600,000 kaki persegi.Tetingkap kaca dibersihkan dengan menggunakan mesin basuh automatik yang memiliki rel besi tahan kakisan.

Seperti direkodkan pada Februari 1993, terdapat kes bom diletupkan oleh pihak tertentu tetapi ia hanya merosakkan sebahagian kecil bangunan diaras bawah. Namun serangan nekad pada 2001 telah berjaya menghancurkan bangunan tersebut. Sewaktu pembukaannya ia telah mengambilalih tempat Bangunan Empire State sebagai bangunan tertinggi di dunia. Selain itu, kompleks ini telah mencetuskan minat terhadap pembinaan Pusat Dagangan Dunia diseluruh dunia termasuk di Kuala Lumpur.

Sejurus selepas serangan, pada 14 September 2001 ASCE (American Society of Civil Engineers) telah membentuk kumpulan penyiasatan forensik yang dipimpin oleh W Gene Corley untuk melakukan penelitian terhadap bangunan WTC, sedangkan sebuah kumpulan lainnya dipimpin oleh Paul Mlakar melakukan penelitian terhadap Pentagon.

Keluli yang digunakan untuk membina WTC kebanyakkan menggunakan keluli berkarbon rendah jenis ASTM 36 yang berstruktur pearlit. Selain itu lapisan luar bangunan dihiasi dengan keluli tahan karat austenit AISI 316. Majoriti keluli struktur yang digunakan untuk membina bangunan pencakar langit adalah jenis ASTM 36 atau dikenali sebagai A36. Komposisi kimianya adalah; Karbon 0.29% maksimum, Mangan 0.80–1.2%, Fosforus 0.04%, Sulfur 0.05%, Silikon 0.15–0.3% dan bakinya adalah Ferum.

A36 umumnya tidak boleh dirawathaba. A36 hanya boleh diperkuatkan melalui kerja sejuk. Pemanasan atau rawatan haba hanya akan membuatnya lebih lembut. Yang nyata A36 mudah untuk dibentuk dan mudah untuk dipotong. Malah ia sesuai dikimpal untuk digunakan sebagai keluli rangka bangunan.

Sebahagian daripada rasuk bebibir lebar (wide flange beam) jenis spesifikasi A36 telah diambil dari bangunan WTC yang runtuh diperiksa untuk menentukan perubahan struktur mikro keluli. Serpihan yang berjaya diperolehi ini bukan daripada salah satu bangunan yang menerima serangan secara langsung sebaliknya sampel di ambil dari bagunan WTC 7. WTC7 yang tidak dirempuh kapal terbang, hanya menerima debu-debu runtuhan tetapi turut runtuh.

Teori yang menolak serangan terhadap 2 menara utara-selatan sebagai punca yang mampu memusnahkan bangunan WTC ke-7 mungkin ada relevannya kerana jelas ia tidak menerima serangan secara langsung. Misteri forensik berlaku, mengapa WTC 7 turut musnah walaupun hanya ditimpa debu yang terlalu sejuk untuk meletupkan sebuah bangunan. Adakah terdapat bom yang dipasang di setiap bangunan WTC dan hentaman pesawat hanya satu lakonan untuk menjustifikasikan kemusnahannya.

Lokasi yang sebenar bagi rasuk (beam) yang dikaji ini tidak dapat dipastikan. Hakisan (erosion) yang tidak terduga berlaku pada keluli ini perlu dikaji berkenaan perubahan struktur mikronya.

Pada awal serangan, media Amerika melaporkan bahawa bangunan tersebut masih mampu menahan impak dan tidak akan runtuh. Dikatakan bangunan-bangunan tersebut mempunyai jisim yang lebih daripada 1,000 kali ganda pesawat yang melanggarnya. Tekanan awal bangunan sebelum diserang adalah sehingga 1/3 daripada lebihan ketahanan rekabentuk 200 MPa (design allowable stress) disebabkan oleh angin biasa. struktur bangunan ini telah dipersiapkan dengan matang untuk mampu menahan tekanan angin yang bertiup dengan kecepatan hingga 225 km/jam sekali pun.

Kesan awal perlanggaran hanya meruntuhkan sebahagian struktur dinding (column) WTC sahaja. Namun yang menyebabkan ia terus runtuh didakwa akibat letupan lanjutan ketika 90.000 liter bahan bakar jet, yang terdiri daripada hampir 1 / 3 dari berat pesawat itu, terbakar. Api bertindak secara perambatan sehingga menjadi punca utama keruntuhan secara domino.

Kita perlu juga menilai semula bagaimana bertahannya bangunan Empire State Building yang dibangun sekitar 70 tahun yang lalu tetapi tetap kekal setelah dilanggar pesawat tempur pada tahun 1943. Persoalannya mengapa bangunan WTC tidak dilengkapi dengan kekuatan menahan hentaman pesawat? Pakar, kebanyakannya menyokong bahawa struktur WTC mampu menahan pesawat. Akan tetapi anehnya mengapa ia mudah sahaja ranap dalam masa 90 minit sahaja?

Suhu maksimum yang boleh dicapai semasa terbakarnya hidrokarbon atau minyak pesawat di udara adalah sekitar 1000 C. Sebenarnya suhu ini amat tidak mencukupi untuk meleburkan keluli karbon rendah seperti A36 yang digunakan, karena keluli karbon rendah hanya melebur sehingga menjadi cair penuh pada suhu 1500 C. Rekod menyatakan keluli itu hanya menerima suhu sekitar 600 C pada permulaan serangan dan ini hanya melemahkan keluli dan bukannya meleburkan keluli berkenaan.

Ada saintis menolak teori yang menyatakan pembakaran suhu panas merupakan perkara yang dipercayai menyebabkan kejatuhan WTC. Bahkan hingga ini, laporan media menyatakan bahawa keluli itu melebur akibat pembakaran lampau panas. Hal ini kerana golongan saintis ini berpendapat perlu dibezakan antara istilah suhu dan haba. Secara termodinamik, haba yang terkandung dalam bahan berkaitan dengan suhu melalui kapasiti haba jisim. Suhu pula tidak berubah dengan jumlah bahan, sedangkan haba bertambah dengan bertambahnya jumlah bahan-bahan atau masa yang panjang dipanaskan. Keruntuhan dikaitkan dengan pembakaran yang terlalu lama walaupun suhu tidak melampau. Pembakaran yang lama walaupun sederhana mampu meranapkan struktur bangunan tersebut. Dengan demikian, jika semua 90.000 liter bahan pesawat terbakar, di beberapa tingkat dari WTC ,tidak bererti ia akan menghasilkan suhu yang setinggi 1500 C.

Benar, 90 000 liter bahan api tidak mampu menghasilkan suhu tinggi sebaliknya hanya sekitar 1000 C sahaja. Dan benar juga tidak semestinya suhu tinggi diperlukan untuk meleburkan keluli A 36. Akan tetapi dengan hanya suhu sekitar bawah 1000 C, keluli hanya akan musnah jika dibakar beberapa jam dan bukannya sekadar 90 minit seperti yang berlaku pada dua menara berkenaan. Dengan mengekalkan suhu 1000 C beberapa jam contohnya, kandungan haba keluli akan meningkat dan pastinya boleh merendahkan titik perleburan keluli (walaupun suhu kekal sama). Tetapi ia tidak akan berlaku dengan hanya selama 90 minit!

Beberapa laporan menunjukkan bahawa aluminium dari pesawat telah terbakar dan dinyalakan, menjadikan suhu menjadi sangat tinggi pada saat akhir. Walaupun mungkin serangan itu berjaya menyalakan unsur aluminium, api perleburan aluminum sepatutnya bewarna putih, serta apinya seperti bunga kembang yang cukup besar. Namun begitu hasil gambar mendapat ia hanya pembakaran berjelaga padat dan tiada besi leburan berwarna perak (aluminum) terhasil. Jelas perleburan dan cecair aluminum tidak menjadi faktor perleburan keluli rangka A36.

Secara teori, keluli jenis A36 hanya melembut pada suhu 425°C dan akan kehilangan setengah kekuatannya pada suhu 650°C. Tetapi jika keluli itu kehilangan kekuatan sehingga 50% sekalipun ia masih tidak mampu menjelaskan mengapa WTC runtuh. Hal ini kerana cuaca dan keadaan angin pada hari itu hanya memberi tekanan sehingga 1/5 sahaja daripada kekuatan alah keluli tersebut. Ia juga mampu menahan 3 kali ganda suhu 650 C disebabkan rekabentuknya. Jadi apakah yang menjadi faktor utama kemusnahan kekuatan keluli A36 ini?

Professor Thomas W. Eagar memberi komentar bahawa peristiwa 11 September merupakan “sebuah peristiwa ajaib” jika dikatakan bahwa menara tersebut hancur akibat langgar pesawat terbang. “Saya tidak percaya dengan apa yang dikatakan Bush dan kawan-kawannya itu,” jelas Dekan Materials Engineering and Engineering System di Massachussetts Institute of Technology (MIT), USA itu.

Pesawat yang menyerang WTC-New York adalah pesawat Boeing 767-200ER dengan kapasiti penumpang 255, kapasiti kargo 81,4m3 dan kapasiti bahan bakar 90.770 liter dan mampu terbang selaju 900 km/jam. Berat pesawat pula sekitar 35 ton. Pesawat 767-200ER ini diperkirakan dapat menimbulkan tekanan impak (impact load) antara 200.000 - 500.000 ton, tergantung pada kelajuan pesawat.

Walaupun hampir semua baja struktur dari Menara Berkembar dan Bangunan 7 dihapuskan serta hancur, penyelidik forensik pencegahan FEMA berjaya melakukan sedikit pemeriksaan metalurgi terbatas terhadap beberapa keluli itu sebelum dikitar semula. Perkara yang mencurigakan sainstis dan jurutera forensik ialah, mengapa proses pembuangan dan pembersihan sisa keluli dilakukan dengan penuh tergesa-gesa sedangkan mereka memerlukan sampel yang lebih banyak untuk meneliti impak serangan pesawat berkenaan.

Keputusan pemeriksaan mendedahkan sebuah fenomena yang belum pernah diamati dalam kebakaran bangunan. Reaksi eutektik, yang menyebabkan perleburan intergranular (antara butir) telah berjaya mengubah sebuah keluli padat menjadi seolah-olah keju. Akhbar The New York Times menggambarkan fenomena ini sebagai misteri yang ditemui dalam kajian ini. Sistem eutektik adalah campuran sebatian kimia atau unsur-unsur yang mempunyai komposisi kimia tunggal, membeku dan melebur pada suhu yang lebih rendah berbanding komposisi kimia unsur-unsur asal sebelum bergabung. Komposisi ini dikenali sebagai komposisi eutektik dan suhu yang dikenali sebagai suhu eutektik.

Sebuah keluli struktur column dijumpai telah hilang ketebalannya akibat hentaman. Keluli yang sepatutnya padat itu dijumpai lubang-lubang seumpama keju Switzerland yang ia mengejutkan para penyelidik antarabangsa.

Penyelidik Fema menyimpulkan bahawa campuran cecair leburan eutektik yang mengandungi besi, oksigen, dan sulfur terbentuk semasa terjadinya kakisan (korosi) pada keluli panas. Campuran eutektik memiliki takat lebur yang rendah serta mampu menembusi struktur mikro keluli hingga ke bawah batas butir, sehingga ia mudah menghasilkan kakisan erosi. Cecair eutektik ini juga termasuk dalam perkara misteri bagaimana ia boleh terhasil dengan hanya pembakaran di bawah suhu 1000 C?

Satu bentuk kegagalan keluli telah berlaku iaitu kakisan suhu tinggi yang melibatkan pengoksidaan dan pensulfidaan yang mampu melebur sempadan butir (intergranular). Campuran cecair eutektik cair yang mengandungi besi, oksigen, dan sulfur terbentuk sepanjang tempoh suhu tinggi ini.

Penipisan keluli berlaku disebabkan suhu yang tinggi akibat kakisan gabungan antara pengoksidaan dan pensulfidaan.

Menurut J.R. Barnett iaitu professor kejuruteraan perlindungan pembakaran dan R.R. Biederman seorang professor sains Polytechnic Institute, Worcester, Massachusetts menyatakan kerosakan yang pantas terhadap keluli merupakan hasil dari pemanasan serentak dengan pengoksidaan . Ia menyebabkan perleburan antara butir berlaku (intergranular) kerana adanya sulfur. Pembentukan cecair eutektik campuran besi oksida dan besi sulfida menurunkan suhu perleburan.

Contoh keratan rentas I beam cross yang mengalami hakisan. Lihat gambarajah mikro kesan perleburan pengoksidaan dan antara sempadan butir yang berlaku.

Pembentukan eutectik (Besi Oksida dan Besi sulfida). .

Lihat pula mikrostruktur keluli A36 steel yang tidak terjejas. Terdapat ferit putih dengan sebatian perlit.

Terdapat juga saintis dan jurutera yang menyatakan malapetaka WTC boleh dikurangkan jika menggunakan keluli dengan kandungan molibdenum. Akan tetapi aloi ferum molibdenum adalah logam aloi yang mahal untuk dimasukkan ke dalam spesifikasi keluli karbon rendah yang digunakan untuk membina struktur bangunan.

Walaupun A46 hanya memiliki kekuatan terikan 250 Mpa berbanding dengan jenis AISI 41XX yang mengandungi kandungan molibdenum sekitar 0.25% hingga 8% molybdenum serta memiliki kekuatan terikan berganda kuatnya, ia masih merupakan keluli yang cukup praktikal untuk digunakan secara pukal. Manakala jenis AISI 41XX pula kebanyakkan digunakan untuk industri intimewa, besar dan mahal seumpama kapal terbang, senjata seperti senapang AK47 dan sebagainya. Jika Molibdenum digunakan nescaya perancang tragedi ini tidak akan menggunakan pesawat yang hanya mampu membakar sehingga 1000 C sahaja.

Dr Morgan Reynolds, bekas penasihat ekonomi Department of Labor semasa G Bush telah memberi satu ceramah khas mengenai misteri 9/11 di University of Wisconsin.

Dr Reynolds menegaskan bahawa kedua-dua bangunan WTC hanya akan runtuh jika diletupkan secara sistematik. Jumlah minyak kapalterbang tidak cukup untuk meleburkan keluli rangka bangunan sehingga bangunan rebah. Tidak pernah ada bangunan tinggi yang runtuh akibat kebakaran sebelum dan selepas 9/11.

Selain itu salah seorang mangsa yang terselamat iaitu William Rodriquez yang membuat lawatan ke Malaysia baru-baru ini untuk memberi penerangan mengenai di sebalik kejadian tersebut. Beliau menegaskan dengan semangat keberanian bahawa kejadian yang berlaku itu adalah bukan angkara sebenar pengganas Islam. Sebaliknya beliau melahirkan keyakinan bahawa peristiwa tersebut sebenarnya telah dirancang dan didalangi oleh pihak-pihak tertentu yang tinggal di negara Amerika Syarikat (AS). Ini kerana,menurut pengalamannya,semasa berlakunya tragedi tersebut,terdapat letupan terlebih dahulu di tingkat bawah bangunan Pusat Dagangan Dunia (WTC) New York sebelum dirempuh oleh pesawat itu

Sekiranya benar ada perancangan meletakkan bom di bahagian bawah bangunan dan letupan serentak berlaku dengan hentaman pesawat, adalah suatu yang logik di terima akal jika bangunan itu runtuh secara vertikal. Malah berkemungkinan bom yang diletak itu memiliki kuasa pembakaran melebihi titik perleburan keluli A36 dan beberapa jenis keluli lain yang digunakan dalam bangunan WTC tersebut.

Professor Steven Jones yang mengkaji sisa debu bangunan ada menjumpai sisa kimia termit yang merupakan bahan campuran peledak dan bom. Adakah sisa termit yang dijumpai satu kebetulan atau salah satu faktor perleburan keluli A36? Termit memang berupaya menghasilkan suhu pembakaran sehingga 2000 C. malah suhu tingkat bawah bangunan runtuhan masih tinggi walaupun selepas 7 hari. Jika sekadar pembakaran bahan api pesawat, ia pasti sejuk selepas 2 hingga 3 hari.

Misteri ini masih tinggal misteri sehingga ia akan turut terbongkar kelak sebagaimana misterinya tragedi Titanic pada awal abad ke 20 dahulu.

Muhammad Nuruddin Bashah

Moulding Engineer