Die Iron Bridge

Ironbridge, England


Die Iron Bridge ist nicht nur die erste Eisenbrücke der Welt, sondern überhaupt das erste Bauwerk aus Eisen
Name: Iron Bridge
Ort: Ironbridge
Land: England
Konstruktionstyp: Bogenbrücke
Bauzeit: 1777 - 1779
Beteiligte Personen: Abraham Darby III
Thomas Farnolls Pritchard
John Wilkinson
Verkehrsart: ursprünglich Straße,
heute Gehweg
Material: Gusseisen
Gesamtlänge: 60 m
Größte Spannweite: 30,5 m
Lichte Höhe: 15 m
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Die Iron Bridge in der englischen Grafschaft Shropshire war die erste Brücke der Welt, deren Tragwerk vollständig aus Eisen bestand. Ihr Bau fällt mit dem Beginn der industriellen Revolution zusammen, die hier im Coalbrookdale ihren Anfang nahm. Sie war der Prototyp einer technischen Entwicklung, die eines Tages in riesige Stahlbrücken münden sollte und die auch heute noch nicht abgeschlossen ist.

Das Coalbrookdale ist ein gut 200 km nordwestlich von London gelegener pittoresker Abschnitt des Severntales, der hier aber bei weitem noch nicht die volle Breite erreicht hat, mit der er bei Bristol in die Nordsee mündet. Schon zu Beginn des 18. Jhd. gab es hier zahlreiche Schmieden und Hütten zur Eisenerzeugung und -bearbeitung. Um das Jahr 1750 machte hier Abraham Darby II (1711-1763) 1, ein Pionier des Hüttenwesens, eine bahnbrechende Erfindung, die gerade für England auch dringend notwendig war. Darby gelang es nach zahllosen Versuchen aus Kohle Koks herzustellen und diese als Energielieferant bei der Eisenverhüttung einzusetzen. Dadurch machte er die energieintensive Eisenherstellung unabhängig vom Holz bzw. der bis dahin verwendeten Holzkohle. Zu diesem Zeitpunkt waren die Waldbestände Englands durch den Schiffsbau und die Eisenverhüttung schon so stark dezimiert, dass man durchaus von einer ersten Energiekrise sprechen kann. Die Kohle hatte auch einen besseren Wirkungsgrad und schuf dadurch die Voraussetzung, große Mengen Eisen kostengünstig herzustellen.

Geburtsort der industriellen Revolution

Die Iron Bridge auf einem Gemälde von William Williamson aus dem Jahr 1780. Links das ur-
sprüngliche massive Widerlager vor dem Einbau der heute vorhandenen gusseisernen Bögen.

Für preiswerte Eisenprodukte aller Art gab es einen enormen Bedarf und der technologische Vorsprung machte aus dem nur wenige Quadratkilometer großen Coalbrookdale eine der dynamischsten Wirtschaftsregionen der Welt. Mitte des 18. Jhd. hatten sich viele Eisenhütten, Schmieden und andere Handwerksbetriebe in der Region angesiedelt. Dadurch nahm auch der Transportverkehr stark zu, denn es mussten Rohstoffe und Kohle herbeigeschafft, und die produzierten Waren an die Auftraggeber verschickt werden. Natürlich wurde auch der Severn für den Warentransport genutzt aber das deckte nur einen Teil des Verkehrsströme ab. Der Fluss war einerseits ein Segen für den Verkehr, andererseits aber auch ein Hindernis, auf dem zahlreiche Fähren verkehrten.

Zur Entlastung waren auch schon mehrere Holzbrücken über den Severn errichtet worden, aber die Idee für eine Eisenbrücke hatte Thomas F. Pritchard (1723-1777). Pritchard war eigentlich ein gelernter Tischler aus Shrewsbury, hatte sich aber zum Architekten weitergebildet und einen guten Ruf als Fachmann für Gebäudesanierungen erworben. Er brachte den Stein ins Rollen, indem er 1772 einen Brief an John Wilkinson (1728-1808) schrieb, in dem er ihm den Bau einer Eisenbrücke über den Severn vorschlug.

Wilkinson war zu diesem Zeitpunkt Großbritanniens angesehenster Experte für das Hüttenwesen. Er erhielt 1774 ein Patent für ein neues Verfahren zum Gießen und Ausbohren von Kanonen. Später lieferte er präzise gearbeitete Druckzylinder an James Watt, die dessen Dampfmaschinen erst ermöglichten. Im Volksmund nannte man ihn "Iron Mad Wilkinson", denn er war ständig auf der Suche nach neuen Anwendungsbereichen für "sein" Material 2. Pritchard wusste, dass seine Idee bei ihm auf fruchtbaren Boden fallen würde und er täuschte sich nicht.

Fügetechniken aus dem Holzbau

Obwohl es auch Widerstände gegen den Brückenbau gab (z.B. von den Fährleuten), schaffte es Wilkinson die Unternehmer im Tal von den Vorzügen einer Eisenbrücke zu überzeugen. Pritchard fertigte 1775 erste Zeichnungen sowie ein Modell der Brücke nach seinen Vorstellungen an. Im Gegensatz zum später verwirklichten Bauwerk sah sein Entwurf einen relativ flachen Segmentbogen mit einer Spannweite von 120 Fuß (36,5 m) vor. Dabei konnte er seine Herkunft vom Holzbau nicht verbergen, denn mangels Erfahrungen mit dem neuen Material sah er Verbindungstechniken wie Schwalbenschwänze, Zapfen und Keile vor. Diese Details sind an dem Bauwerk auch tatsächlich zu sehen, obwohl der Entwurf noch einmal überarbeitet wurde. Erst viel später wurden neue Fügetechniken für das Eisen entwickelt, zunächst das Nieten und später das Schweißen.

Wilkinson leitete auch die erforderlichen Schritte für die königliche Baugenehmigung ein und kümmerte sich um die Finanzierung des Unternehmens. Um den Widerstand der Fährleute zu brechen, kaufte man ihnen die Konzessionen ab und sicherte ihnen außerdem die kostenlose Benutzung der Brücke zu. Noch 1775 wurde eine Aktiengesellschaft gegründet, deren Stammkapital £ 3.200 betrug. Dieser Betrag resultierte aus einer Kostenschätzung mit der Abraham Darby III beauftragt worden war. Darby war der führende Eisenhersteller im Coalbrookdale und der Sohn des schon erwähnten Abraham Darby II. 1776 wurde die Genehmigung zum Bau der Brücke sowie zur Erhebung einer Nutzungsgebühr erteilt, aber der Baubeginn verzögerte sich noch ein weiteres Jahr. Das lag daran, dass einige der potentiellen Aktionäre Zweifel an der Kostenkalkulation hatten. Sie führten an, es gäbe keine Erfahrungen mit Bauwerken aus Eisen und brachten alternative Materialien wie Stein und Holz ins Spiel.

Die Situation konnte nur dadurch gerettet werden, dass Darby die volle Verantwortung für alle über seine Kalkulation hinausgehenden Kosten übernahm. Dadurch war die Finanzierung der Brücke in trockenen Tüchern aber Darby sollte dieser mutige Schritt später teuer zu stehen kommen. Insgesamt wurden 64 Aktien zu £ 50 ausgegeben, von denen Darby 15 und Wilkinson 12 erwarben. Zusammen mit dem Pfarrer Edward Harris, der 10 Aktien zeichnete, hatten sie also bereits die Mehrheit an der Gesellschaft.

Abraham Darby III wurde zum Generalunternehmer für das Gießen der Eisenbauteile und die sonstigen Arbeiten bestimmt. Darby besaß zu dieser Zeit mehrere Eisenhütten im Coalbrookdale und hatte selbst schon wichtige Erfindungen im Hüttenwesen gemacht. Z.B. hatte er in seinem Werk die ersten brauchbaren Schienen gegossen, die für den Kohletransport mittels Pferdewagen in einem Bergwerk bestimmt waren.

"Erected 1779".
Wie alle Gussteile der Brücke zeigt auch das Geländer die raue
Oberflächenstruktur, die durch die offenen Sandformen entstanden ist.

Ein Unikat ohne jedes Vorbild

Die Bauarbeiten begannen im November 1777 mit den Gründungsarbeiten nach den Plänen Pritchards. Unglücklicherweise starb Pritchard wenige Tage nach Beginn der Bauarbeiten am 21. Dezember 1777. Damit war das Projekt seines technischen Kopfes beraubt und Darby von nun an auf sich allein gestellt. Vermutlich während der Herstellung der Widerlager änderte Darby die ursprünglichen Pläne Pritchards in zwei wesentlichen Punkten: um seitlichen Druck auf die Widerlager zu vermeiden machte er aus dem Segmentbogen einen fast vollständigen Halbkreis, der auf Konsolen an den Widerlagern aufliegt. Die zweite Änderung betraf die Spannweite des Bogens, die er auf 100 Fuß (30,63 m) reduzierte.

Das Tragwerk der Brücke besteht aus insgesamt fünf Bögen, die in Abständen von 1,49 m jeweils aus zwei vorgefertigten Teilen zusammengesetzt wurden. Um den Druck aus den Punktförmigen Lasten besser auf die Fundamente zu verteilen, wurde auf jeder Seite der Brücke eine gusseiserne Platte unter die Bogenenden gelegt. Jeder der ¼ Kreisbögen ist 21,3 m lang und 6 Tonnen schwer. Insgesamt wurden 384 Tonnen reines Gusseisen verbaut, das sehr spröde ist und kaum Zugspannungen aufnehmen kann. Das heißt, es kann nicht auf Biegung beansprucht werden und hat somit bautechnische Eigenschaften ähnlich wie Naturstein oder unbewehrter Beton. Im Grunde eignet es sich daher nur zum Bau einer Bogenbrücke, weil in einem Bogen ausschließlich Druckkräfte auftreten.

Alle Einzelteile der Brücke wurden in Darbys ortsansässigen Hütten im offenen Sandbett gegossen, wodurch sich die raue Oberfläche der Eisenbauteile erklärt. Von dort aus wurden sie auf Kähnen zur Baustelle gebracht und in nur 3 Monaten Bauzeit montiert. Obwohl Darby keinerlei Erfahrungen mit dem Aufrichten so großer Eisenteile hatte - und erst Recht nicht mit dem Bau von Brücken -, kam es weder beim Herstellungsprozess in den Hütten, noch bei der Montage auf der Baustelle zu irgendwelchen Unfällen. Auch der Schiffsverkehr auf dem Severn wurde in keiner Weise behindert.

Niemand bleibt von der Brückengebühr verschont

Im August 1778 waren alle fünf Bögen über dem Severn aufgerichtet, aber damit war die Brücke noch lange nicht benutzbar. Erst nach umfangreichen Restarbeiten, wie dem Herstellen der Fahrbahn und dem Bau der Zufahrtstraßen, konnte die Brücke schließlich am 1.1.1781 offiziell eröffnet werden. Jeder Benutzer hatte nach einem differenzierten Gebührenkatalog eine Maut zu bezahlen, die in einem extra errichteten Zollhaus auf der Südseite kassiert wurde. Die Gesamtkosten der Brücke betrugen letztendlich über £ 6.000, von denen Darby aufgrund seiner Zusage £ 2.800 persönlich zu tragen hatte 3. Für ihn wurde das Projekt dadurch zu einem finanziellen Fiasko, denn er blieb bis an sein Lebensende hoch verschuldet. Die Brücke selbst wurde durch die Zolleinnahmen aber ein durchaus zu einem wirtschaftlichen Erfolg.

Darby erhielt 1788 für die Iron Bridge eine Auszeichnung von der englischen Gesellschaft der Künste, denn man betrachtete die Brücke durchaus auch als Kunstwerk. An den Wochenenden wurde sie bereits kurz nach ihrer Fertigstellung zu einem Pilgerort für Ingenieure aus der ganzen Welt, aber auch für Schriftsteller und Künstler, die das Bauwerk in zahlreichen Bildern darstellten.

Schon kurze Zeit nach der Verkehrsfreigabe stellte man in den massiven Widerlagern feine Risse fest, die sich rasch ausbreiteten. Die Ursache dafür war schnell gefunden: die beiden Ufer bestanden in ihrem Untergrund zum großen Teil aus weichen, plastischen Tonschichten, die sich langsam aufeinander zu bewegten. Dadurch verringerte sich der Abstand zwischen den Widerlagern millimeterweise und die Fahrbahn wurde am Bogenscheitel nach oben gedrückt.

Natürlich hatte es für die Iron Bridge keine statische Berechnung im heutigen Sinne gegeben und erst viel später begegnete man solchen Problemen durch die Anordnung von Gelenken (Dreigelenkbogen). Das Vertrauen in die Stabilität der Brücke war durch die Risse zunächst etwas erschüttert. Das änderte sich aber wieder nach einem Hochwasser 1795, durch das alle Holzbrücken am Severn zerstörte wurden, und dem nur die Iron Bridge standhielt.

Der weiche Untergrund macht der Brücke zu schaffen

Dennoch hatten sich die Schäden bis 1802 so weit ausgedehnt, dass auch einzelne Eisenbauteile zerstört wurden und vorübergehend durch Holz ersetzt werden mussten. Man entschloss sich daher eine grundlegende Sanierung durchzuführen, die erst 1821 zum Abschluss gebracht wurde. Dabei wurde das massive Widerlager auf der Südseite durch die heute noch vorhandenen eisernen Bögen ersetzt. Diese Maßnahme war zunächst sehr wirksam, konnte die Bewegungen im Untergrund aber letztlich nicht zum Stillstand bringen, sodass sich die Fahrbahn in Brückenmitte immer mehr aufwölbte.

Blick von der Brücke auf das Städtchen "Ironbridge"

Endgültige Abhilfe schaffte man erst durch eine zweite groß angelegte Sanierung von 1972-1975. Zentrale Maßnahme war dabei die Ergänzung der Bögen und Widerlager zu einer geschlossenen Rahmenkonstruktion. Dafür wurden die Fundamente durch das Flussbett unterhalb der Brücke mit einer Platte aus Stahlbeton verbunden, die ein weiteres Zusammenschieben der gegenüberliegenden Widerlager verhindert. Die Platte liegt aber so tief im Flusssediment, dass sie nicht sichtbar ist.

Bereits 1934 wurde die Brücke in die Liste des "National British Heritage" aufgenommen und für Fahrzeuge aller Art gesperrt. In den 1950'er Jahren wurde das gesamte Coalbrookdale in 'Ironbridge Gorge' umbenannt und in ein Museumsdorf verwandelt. 1986 wurde das Tal von der UNESCO zum Weltkulturerbe erhoben und trägt nun den Titel: "Geburtsort der industriellen Revolution". Heute gibt es mehr als 10 Museen in dem Tal, die sich mit der Eisenherstellung und der Industrialisierung Europas beschäftigen. Die Iron Bridge bildet dabei das (kostenlos zu besichtigende) Herzstück des Städtchens, das erst nach dem Bau der Brücke entstanden ist und nach ihr "Ironbridge" genannt wurde.

Über all die Jahrzehnte war die Brücke im Privatbesitz der Nachkommen Darbys und für alle Benutzer gebührenpflichtig. Das änderte sich erst 1950, als die Grafschaft Shropshire die Eigentumsrechte an dem Bauwerk erwarb und den Nutzungszweck hin zu einer Art Museumsbrücke änderte. Entsprechend ihrer historischen Bedeutung wird die Brücke heute liebevoll gepflegt und muss sich regelmäßig verschiedenen Sanierungsmaßnahmen unterziehen.

So wurde sie 1980 und 1999 komplett mit Planen verhüllt und das gesamte Eisenwerk samt Geländer sandgestrahlt. Nur so konnten die vielen Farbschichten abgetragen werden, die sich im Laufe von zwei Jahrhunderten angesammelt hatten. Anschließend wurde sie mit einem fünflagigen, modernen Lack in historischem Farbton geschützt, der aber dennoch die Struktur des Eisens gut erkennen lässt.

Die Wirkung der Iron Bridge auf die Entwicklung der Bautechnik und den Brückenbau kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. In Großbritannien nahmen sich Baumeister wie z.B. Thomas Telford ganz dem neuen Material an, und es entstanden schon bald darauf weitere Gusseisenbrücken mit größeren Spannweiten.

Es dauerte noch etwa ein Jahrzehnt, bis man auch auf dem europäischen Kontinent genug Vertrauen in das Eisen gefasst hatte, um eine Brücke daraus zu bauen. Im Schlosspark von Wörlitz wurde 1791 eine verkleinerte Nachbildung der Iron Bridge gebaut, die jedoch lediglich für Fußgänger geeignet war. Die erste gusseiserne Brücke für Fuhrwerke und Pferdekutschen auf deutschem Boden war die Brücke über das Striegauer Wasser in Laasan (Schlesien). Sie wurde 1794 im königlichen Eisenhüttenwerk in Malapane (heute Ozimek / Polen) gegossen und 1796 aufgestellt. Sie war auch die erste straßenverkehrstaugliche Eisenbrücke auf dem europäischen Festland.

1 Dessen Vater Abraham Darby I (1676-1717) war der Erfinder des Sandformgusses, den er sich 1707 patentieren lies.
2 Wilkinson erregte in der britischen Öffentlichkeit zunächst große Heiterkeit mit seinem Vorschlag ein Schiff ganz aus Eisen zu bauen, bis er 1787 seine Idee nach den Prinzipien des Archimedes in die Tat umsetzte und das erste Wasserfahrzeug der Welt aus Eisen baute.
3 Da Darby ja auch noch £ 750 für sein Aktienpaket bezahlt hatte, belief sich sein Gesamtanteil an den Kosten auf £ 3.550, für die damalige Zeit eine ungeheure Summe.

Quellen:
  • "The Iron Bridge and Town"; The ironbridge Gorge Museums Trust Ldt.
  • Sven Ewert: "Brücken - Die Entwicklung der Spannweiten und Systeme"
  • Dieter Ziegler: "Die Industrielle Revolution"
  • Bernhard Graf: "Die schönsten Brücken der Welt"
  • David J. Brown: "Brücken - Kühne Konstruktionen über Flüsse, Täler, Meerre"
  • Dirk Bühler: "Brückenbau", Deutsches Museum München
  • http://www.ironbridge.org.uk/
  • http://www.bbc.co.uk/history/british/victorians/iron_bridge_01.shtml#two
  • u.a.
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www.bernd-nebel.de

© Dipl.Ing. Bernd Nebel