Der Einsturz der Basse-Chaine-Hängebrücke

Angers / Frankreich, 16.04.1850



Die Drahtkabelbrücke in Angers, kurz nach ihrer Vollendung

Im 19. Jahrhundert stürzten in Europa mehrere Hängebrücken ein, während Militärkolonnen darüber marschierten. Auch im französischen Angers kam es 1850 zu einem solchen Unglück, obwohl zu diesem Zeitpunkt schon bekannt war, dass durch den Gleichschritt gefährliche Schwingungen erzeugt werden können.

Name: Pont de la Basse Chaine
Ort: Angers
Land: Frankreich
Konstruktionstyp: Hängebrücke
Fertigstellung: 1839
Beteiligte Personen: Joseph Chaley
Théodore Bordillon
Verkehrsarten: Fuhrwerke, Reiter, Fussgänger
Material: Eisendraht, Holz, Mauerwerk
Größte Spannweite: 102 m
Tag des Einsturzes: 16.04.1850
Tote: 223
Verletzte: unbekannt
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Der westfranzösische Fluss Maine hat keine eigene Quelle, sondern entsteht durch den Zusammenfluss von Sarthe und Mayenne bei der Stadt Angers. Allerdings ist die Maine nur ein sehr kurzer Fluss, der schon 12 km nach seiner Entstehung in die Loire mündet. Mit Angers, der Hauptstadt des Départements Maine-et-Loire liegt eigentlich nur eine einzige Ortschaft an der Maine. In dieser heute ca. 150.000 Einwohner zählenden Stadt kam es am 16.04.1850 zu einer der schlimmsten Katastrophen in der Geschichte des Brückenbaus.

Joseph Chaley erhält den Auftrag zum Bau einer Brücke

Im Jahre 1835 beschlossen die Stadtväter eine Brücke über die Maine zu bauen und dadurch den seit Jahrhunderten bestehenden aber unsicheren Fährverkehr zu ersetzen. Der Trend der damaligen Zeit waren Hängebrücken, deren Erfolgsgeschichte etwa 10 Jahre zuvor begonnen hatte, denn sie waren kostengünstig und schnell herzustellen. Während man in England und Deutschland Hängebrücken zunächst ausschließlich mit Hilfe von Ketten errichtete, hatten in Frankreich und der Schweiz durch die Bauwerke von Henri Dufour und den Gebrüdern Séguin, von Anfang an Drahtseilbrücken Priorität.

In Angers beauftragte man mit dem Bau der Brücke keinen geringeren als Joseph Chaley (1795-1861), der ein Jahr zuvor mit dem Grand Pont Suspendu im schweizerischen Freiburg die größte Brücke der Welt errichtet hatte. Die Drahtkabelbrücke über die Saane hatte eine Spannweite von 273 m und bestand bis 1922. Chaley hatte sich aber schon vorher mit Hängebrücken in Chazey und Tarascon einen Namen gemacht und war im französischsprachigen Raum einer der angesehensten Brückenbauer. Zur Unterstützung wurde ihm der Zivilingenieur Théodore Bordillon zur Seite gestellt, der ebenfalls über umfangreiche Erfahrungen im Brückenbau verfügte.

Die Arbeiten begannen noch im Jahre 1835 und sollten eigentlich im Juli 1837 beendet sein. Durch verschiedene Verzögerungen konnte die erste Teil-Probebelastung dann aber erst am 17. Juli 1838 durchgeführt werden. Dabei kam es zum Absturz eines größeren Fahrbahnabschnittes, weil sich einige Augenstäbe der senkrechten Hänger als nicht solide genug erwiesen. Der Fehler wurde behoben und der Test erfolgreich wiederholt. Am 5. September 1838 wurde die Brücke der vollständigen Probebelastung unterzogen und schließlich für den Verkehr freigegeben. Allerdings war zu diesem Zeitpunkt schon bekannt, dass die Fundamentierung der Brücke offensichtlich nicht optimal war, denn noch während der Bauarbeiten hatten sich Risse im Mauerwerk gezeigt, die bei den Belastungsversuchen aber unverändert blieben.

In der Tradition französischer Drahtbrücken

v.l.n.r.: Joseph Chaley (1795-1861), Louis Vicat (1786-1861), Jules Dupuit (1804-1866)

Die Brücke bestand aus hohen, solide gemauerten Widerlagern, auf denen jeweils zwei Pylone aufgebaut waren. Diese waren im unteren Bereich aus Natursteinen gemauert. Darauf wiederum befanden sich 5,47 m hohe, gusseiserne Säulen mit quadratischem Grundriss (0,50 m Seitenlänge), an deren Spitze sich die Kabelsättel befanden. Insgesamt waren die Pylone fast 11 m hoch. Die Fahrbahn bestand aus Holz und hatte eine Spannweite von 102 m, bei einer Breite von 7,20 m zwischen den Geländern. Die beiden Hauptkabel bestanden aus jeweils 1.067 eisernen Drahtseilen die nach dem verbesserten Verfahren des Franzosen Louis Vicat (1786-1861) hergestellt worden waren.

Die rückwärtigen Verankerungen von den Pylonen bis in die Ankerblöcke bestanden aus jeweils 2.112 Einzeldrähten mit Durchmessern von 3,5 mm, die zu 16 Litzen zusammengedreht waren. Angesichts des damals verwendeten rostempfindlichen Eisens waren diese Verankerungsseile der größte Schwachpunkt jeder Hängebrücke, denn man konnte sie nach dem Abschluss der Bauarbeiten nicht mehr überprüfen. Mit den damaligen Mitteln war kaum möglich, die ganze Konstruktion wasserdicht auszubilden. Im Gegenteil, man musste sogar davon ausgehen, dass die Ankerkammer bei eintretenden Hochwasserereignissen regelmäßig überflutet werden würde.

Die damals gebräuchliche Methode zur Verhinderung von Korrosion der Spannseile im Ankerblock stammte ebenfalls von Louis Vicat. Man führte die Spannseile durch einen engen Kanal in die Ankerkammer hinunter und befestigte sie dort auf einer tellerförmigen Platte aus Gusseisen. Auf diese Platte wurde die gesamte Steinmasse der Verankerungskammer aufgeschichtet, deren Gewicht sich allen Zugkräften in den Kabeln entgegenstemmte. Das Problem waren die engen Kanäle durch welche die Seile liefen. Nach dem Verfahren Vicat wurden diese bei der Brücke in Angers abschließend komplett mit einem fetten Kalkbrei verfüllt, der die Eigenschaft hatte, die Korrosion für unbestimmte Zeit zu verzögern bzw. zu verhindern. Auch dieses Verfahren hatte Chaley schon beim Grand Pond Suspendu in Freiburg angewandt.

Zwölf Jahre lang geht alles gut…

Die Basse Chaine Hängebrücke war nach ihrer Verkehrsfreigabe zwölf Jahre lang unfallfrei in Betrieb. Während dieser Zeit gehörte es zum Alltag, dass auch Soldatenkolonnen über die Brücke marschierten. In Angers gab es eine große Kaserne, während sich verschiedene militärische Einrichtungen, wie z.B. der Schießplatz, auf der anderen Seite der Maine befanden. Später wurde daher oft behauptet, die Soldaten die die Brücke zum Einsturz brachten, seien im militärischen Gleichschritt über die Brücke marschiert. Dies trifft jedoch nicht zu, denn nach mehreren Brückeneinstürzen in England war bekannt, dass eine Soldatenkolonne durch ihren Gleichschritt Resonanzen erzeugt, die eine Hängebrücke zum Einsturz bringen können. Der erste Brückeneinsturz dieser Art ereignete sich 1831 in Broughton / England.

Allerdings gab es in Frankreich weder von militärischer, noch von polizeilicher Seite eine ausdrückliche Anweisung, wie ein Trupp Soldaten eine solche Brücke zu passieren hatte. Es war vielmehr der Verantwortung des Kommandoführenden überlassen, welche Sicherheitsvorkehrungen angewendet wurden. Insbesondere der angeordnete Abstand der Soldatenreihen bzw. der Kavallerie, bestimmten die jeweilige Belastung der Brücke. Die Passage der Soldaten lief meistens so ab, dass der auf der Brücke stationierte Zollbeamte dem Kommandanten der Truppe einige Empfehlungen gab und dieser "ohne Tritt" über die Brücke marschieren lies. In der Regel war den Soldaten auf der Brücke auch das Singen untersagt, denn es hatte sich gezeigt, dass sich der Marsch dabei unbewusst an den Takt des Liedes anpasste und die Soldaten doch in eine Art Gleichschritt verfielen.

Der Verlauf des Unglücks

Auch am 16. April 1850 waren schon zwei Bataillone ohne Zwischenfall über die Brücke marschiert, bevor die dritte, insgesamt etwa 730 Soldaten umfassende Kolonne die Brücke zum Einsturz brachte. Durch Befragung von Zeugen konnte später nachgewiesen werden, dass die notwendigen Sicherheitsbefehle gegeben wurden, also ohne Tritt zu marschieren und bestimmte Abstände zum Vordermann einzuhalten. Unglücklicherweise wehte zu diesem Zeitpunkt bereits ein starker Wind und gerade als die Soldaten die Brücke betraten, kam auch noch ein heftiger Regenschauer hinzu. Dies führte offenbar dazu, dass die hinteren Reihen schneller auf die Brücke drängten und die Abstände zu den Vordermännern nicht mehr eingehalten wurden. Dadurch waren natürlich mehr Soldaten auf der Brücke als eigentlich beabsichtigt. Die spätere Untersuchung ergab, dass sich zum Zeitpunkt des Einsturzes 483 Soldaten und vier Zivilisten auf der Brücke befunden hatten.

Die Rettung der Verunglückten unmittelbar nach dem Einsturz.
Die stadtseitigen Pylone haben standgehalten.

Durch den heftigen Wind geriet die unversteifte Hängebrücke in starke Schwingungen, denen die Soldaten auf der Brücke nun ausgesetzt waren. Überlebende gaben später an, sie seien durch die heftigen Schaukelbewegungen des Brückenträgers sogar gestürzt. Dies führte nach einigen Augenblicken dazu, dass die Soldaten sich nun dem hin und her schlingernden Brückendeck entgegenstemmten und dabei unbeabsichtigt in einen gleichmäßigen Schritt verfielen.

Plötzlich riss auf der rechten Uferseite das erste Spannseil und nur Sekundenbruchteile später auch das zweite. Die beiden gegenüber der Stadt liegenden Eisenpylone stürzten von ihren Sockeln und der Träger kippte mit allem was sich darauf befand in den Fluss. Merkwürdigerweise hielten die stadtseitigen Brückenteile den enormen Kräften stand und sowohl die Pylone als auch die Seile blieben unversehrt. So ist es zu erklären, sodass die Brückenbahn schließlich schräg im Wasser hing. Obwohl die unverletzten Soldaten und viele Zivilisten sich an der sofort beginnenden Rettungsaktion beteiligten, starben bei diesem tragischen Unglück insgesamt 223 Menschen.

Eine Kommission klärt die Ursachen

Wie bei Brückeneinstürzen dieser Dimension üblich, wurde umgehend eine Kommission von unparteiischen Fachleuten benannt, um die näheren Gründe der Katastrophe zu ermitteln. Zum Vorsitzenden des fünfköpfigen Gremiums wurde der damalige Oberingenieur für den Straßen- und Wasserbau des Departements Maine-et-Loire, Jules Dupuit (1804-1866), bestimmt. Dupuit gilt heute vor allem als Ökonom, weil er als erster die Effizienz von öffentlichen Bauaufträgen berechnet hatte. Noch im selben Jahr in dem er seinen Bericht über den Einsturz der Basse-Chaine-Brücke vorlegte, erhielt er einen Ruf nach Paris, wo er zum Chefingenieur der Stadt ernannt wurde.

Dupuit´s Bericht löste in Fachkreisen eine gewisse Besorgnis, ja vielleicht sogar Panik aus, denn er kam zu dem Ergebnis, dass keineswegs nur die unglücklichen Umstände zum Einsturz der Brücke geführt hatten. Der Bericht zeigte auf, dass die schon bekannten Risse im Mauerwerk und die Probleme mit den Augenstäben beim ersten Teil-Belastungsversuch keinen ursächlichen Zusammenhang mit der Katastrophe hatten. Vielmehr belegten die Untersuchungen eindeutig, dass der entscheidende Bruch der Drähte in den Ankerkammern stattgefunden hatte. Man ließ die Kammern freilegen und stellte Proben des Eisendrahtes sicher, mit denen später Zugversuche durchgeführt wurden.

Bereits beim Freilegen der Seile zeigte sich, dass der zum Korrosionsschutz eingebrachte Kalkbrei die Seile nur ungenügend umschloss und teilweise von Rissen durchzogen war. Verfärbungen des Kalks zeigten deutlich, wo das Wasser eingedrungen war und auf Grund der ungünstigen Stelle natürlich nur sehr schlecht verdunsten konnte. Dadurch waren die Kabel über all die Jahre einer ständigen Feuchtigkeit ausgesetzt gewesen und teilweise stark korrodiert. Dupuit´s Kommission stellte fest, dass die Zugfestigkeit der Seile erheblich eingeschränkt war und wies rechnerisch nach, dass die dynamischen Kräfte des Windes, die Belastung durch Eigengewicht und Verkehrslast sowie der unfreiwillige Gleichschritt der Soldaten, die Brücke zwangsläufig zum Einsturz bringen mussten.

Wie so oft kommen mehrere Ursachen zusammen

Als erste Konsequenz aus dem Bericht wurden bei später gebauten Hängebrücken wesentlich höhere Lastansätze für marschierende Soldatenkolonnen angesetzt. Es war allerdings auch unübersehbar, dass die bisherigen Verfahren für die Probebelastungen einer Hängebrücke unzureichend waren. Die Tests mit ruhenden Lasten in Form von Kies oder Gewichten waren nicht mit der dynamischen Kraft einer sich bewegenden Verkehrslast vergleichbar, zumal bei gleichzeitigem Seitenwind. Diese Erkenntnis sollte spätestens mit dem Aufkommen der Eisenbahn noch erheblich an Bedeutung gewinnen.

Das eigentlich Beunruhigende an Dupuit´s Bericht war aber der Verdacht, dass die Probleme in den Ankerkammern der Basse Chaine Brücke kein Einzelfall gewesen sein könnte, sondern die Korrosionen an den Spannseilen systembedingt waren. Das bedeutete, dass vermutlich viele Hängebrücken bei denen der Rostschutz durch das Auffüllen des Kabelkanals mit Kalkpaste erfolgt war, einsturzgefährdet waren. Wie schon erwähnt gehörte auch die größte Brücke der Welt, der Grand Pont Suspendu, zu diesen Bauwerken. Louis Vicat, der damals an der berühmten "Ecole de Ponts et Chaussées" in Paris lehrte, widersprach diesem Fazit allerdings. Er war nach wie vor der Ansicht, dass die Verfüllung mit Kalkbrei die richtige Methode sei um die Kabel vor Korrosion zu schützen, diese jedoch in Angers nur nicht vorschriftsmäßig ausgeführt worden sei.

Die Hängebrücke in Roche-Bernard (Bretagne) wurde 1852 bei einem Sturm zerstört.

Da es vorerst keine Alternative für den Rostschutz der eingebauten Eisendrähte gab, führte die Katastrophe in Angers auch in Amerika und der Schweiz zu einem Nachdenken über den Einsatz von Hängebrücken mit Drahtseilen. Die Bedenken wurden noch verstärkt, als zwei Jahre später die Hängebrücke in Roche-Bernard während eines Sturmes einstürzte. Mit einer Spannweite von 196 m war diese Drahtbrücke, die übrigens auf den ersten Blick große Ähnlichkeit mit der Menai Strait Brücke in Wales hatte, eine der größten Brücken Frankreichs. Wiederum nur ein Jahr später stürzte die Hängebrücke über die Rhone in Peney / Schweiz bereits bei der Probebelastung ein. Und auch auf der anderen Seite des Atlantiks gab es plötzlich Probleme mit Drahtkabelbrücken: 1854 brach in Amerika die vielgelobte Wheeling Brücke von Charles Ellet ebenfalls bei einem Sturm zusammen. Trotz dieser Rückschläge setzten sich die Drahtseilbrücken schließlich gegen die Kettenbrücken durch. Dafür war vor allem Johann A. Roebling verantwortlich, dessen Theorie der versteiften Hängebrücken sich schließlich als richtig erweisen sollte. 1

Weitere Brückeneinstürze durch Schwingungen

Joseph Chaley zog sich anschließend aus seiner Ingenieurtätigkeit zurück und starb etwa zehn Jahre später in Tunis. In Angers hatte man allerdings das Vertrauen in Hängebrücken für alle Zeit verloren. Das Unglücksbauwerk wurde 1858 durch eine massive Steinbogenbrücke ersetzt, die ihrerseits 1960 einer modernen Stahlbetonbrücke weichen musste. Sie trägt aber auch heute noch den Namen "Pont de la Basse Chaine".

Man sollte eigentlich meinen, dass spätestens nach dem Unglück in Angers in ganz Europa bekannt war, welche Probleme eine Militärkolonne auf einer Hängebrücke auslösen können. Trotzdem kam es später immer wieder zu ähnlichen Unfällen. So stürzte z.B. am 20.01.1905 die Ägyptische Brücke in St. Petersburg beim Übergang einer Schwadron Kavalleristen ein. Alle Soldaten konnten aus dem eiskalten Fluss Fontanka gerettet werden, aber einige Pferde ertranken.

Interessanterweise führte der Effekt des "unbewussten Gleichschritts" genau 150 Jahre später beinahe zum Einsturz der neuen Millennium Bridge in London. Am Tag ihrer Eröffnung wollten sich viele Londoner die neue Brücke ansehen und gingen dicht gedrängt über das Bauwerk. Dabei entstand zunächst eine sehr geringe seitliche Schaukelbewegung, der sich die Fußgänger nun aber immer mehr (und vor allem gleichzeitig) entgegen stemmten. Dadurch trugen sie unwillkürlich zu einer Verstärkung der Schwingungen bei. Diese zufällig zusammengewürfelte Menschenmenge war natürlich weit davon entfernt im militärischen Gleichschritt zu laufen, nahm aber unbewusst einen gemeinsamen "Marschrhytmus" auf, der ihr von den Schwingungen der Brücke vorgegeben wurde.

Auch der Einsturz der Tacoma Narrows Bridge am 7. November 1940 in den USA, ist im Prinzip auf das gleiche Phänomen zurückzuführen, nämlich indizierte Schwingungen. Allerdings entstanden in Tacoma die Schwingungen nicht durch Fußgänger oder andere Verkehrsteilnehmer, sondern wurden durch eine relativ schwache aber gleichmäßig am Tragwerk angreifende Windlast erzeugt, die sich so lange aufschaukelte, bis es zum Kollaps des Systems kam.

1 Bei seiner berühmtesten Brücke, der Brooklyn Bridge in New York, umging Roebling das Problem mit den rostenden Drahtseilen in den Ankerkammern durch einen Kompromiss. Er verwendete zwar Drahtseile für die Brücke, lies diese aber vor dem Eintritt in die Ankerkammern enden und verband sie an dieser Stelle mit Ketten, die weit weniger korrosionsempfindlich waren.

Quellen:
  • Conrad Stamm: "Brückeneinstürze und ihre Lehren", Zürich 1952
  • Joachim Scheer: "Versagen von Bauwerken - Band 1: Brücken", Berlin 2000
  • David J. Brown: "Brücken - Kühne Konstruktionen über Flüsse, Täler, Meere"
  • Annales des Ponts et Chaussées: Jahrgang 1850
  • u.a.
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© Dipl.Ing. Bernd Nebel