Einsturz der Basse-Chaine-Hängebrücke

Angers / Frankreich, 16.04.1850

Die Drahtkabelbrücke in Angers, kurz nach ihrer Vollendung

Name:	Pont de la Basse Chaine
Ort:	Angers
Land:	Frankreich
Konstruktionstyp:	Hängebrücke
Fertigstellung:	1839
Beteiligte Personen:	Joseph Chaley Théodore Bordillon
Verkehrsart:	Fuhrwerke, Pferde, Fußgänger
Material:	Eisendraht, Holz, Mauerwerk
Größte Spannweite:	102 m
Einsturz:	16.04.1850
Tote:	226
Verletzte:	unbekannt

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.

Der westfranzösische Fluss Maine hat keine eigene Quelle, sondern entsteht bei der Stadt Angers durch den Zusammenfluss von Sarthe und Mayenne. Schon nach 12 km mündet die Maine in die Loire und ist damit der kürzeste Fluss Frankreichs. 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 die Brücke zu bauen

Im Jahre 1835 beschlossen die Stadtväter eine Brücke über die Maine zu bauen und dadurch den unsicheren aber seit Jahrhunderten bestehenden Fährverkehr zu ersetzen. Der Trend der damaligen Zeit waren Hängebrücken, deren Erfolgsgeschichte einige Jahrzehnte vorher 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, vor allem durch die Bauwerke Henri Dufours und der Gebrüder Seguin, 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 273m und bestand bis 1922. Chaley hatte sich aber schon vorher mit den Brücken 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 die Halbprobe 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.


Die Brücke entspricht dem Stand der Technik

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 bestanden im unteren Bereich aus rechteckigen Natursteinsäulen mit einer Höhe von 5,26 m (siehe Foto). Darauf wiederum befanden sich 5,47m hohe, gusseiserne Säulen mit quadratischem Grundriss (0,50m Seitenlänge), an deren Spitze sich die Kabelsättel befanden. Die Fahrbahn bestand aus Holz und hatte eine Länge (=Spannweite) von 102m, bei einer Breite von 7,20m zwischen den Geländern. Die beiden Hauptkabel bestanden aus jeweils 1067 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 2112 Einzeldrähten mit Durchmessern von 3,5mm, die zu 16 Litzen zusammengefasst waren. Angesichts des damals verwendeten rostempfindlichen Eisens waren diese Verankerungsseile der größtte Schwachpunkt jeder Hängebrücke, denn man konnte sie nach dem Abschluss der Bauarbeiten nicht mehr überprüfen. Mit damaligen Mitteln war es auch nicht möglich die ganze Konstruktion wasserdicht auszubilden. Im Gegenteil, man musste sogar davon ausgehen, dass die Ankerkammer bei den regelmäßig eintretenden Hochwasserereignissen überflutet werden würde.

Die damals gebräuchliche Methode um das Korrodieren der Spannseile im Ankerblock dennoch zu verhindern, stammte ebenfalls von Louis Vicat. Dazu wurden die Spannseile durch einen engen Kanal in die Ankerkammer geführt und auf einer tellerförmigen Platte aus Gusseisen befestigt. Auf diese Platte wurde die gesamte Steinmasse der Ankerkammer aufgemauert, deren Gewicht sich allen Belastungen aus der Brücke entgegenstemmen würde. 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. ganz zu verhindern. Auch dieses Verfahren hatte Chaley schon beim Grand Pond Suspendu in Freiburg angewandt.

Die Seilführung im Bereich der Ankerkammer (hier beim Grand Pond Suspendu in Fribourg / Schweiz)

Zwölf Jahre lang geht alles gut…

Die Basse Chaine Hängebrücke war nach ihrer Verkehrsfreigabe zwölf Jahre lang unfallfrei in Betrieb. Da es in Angers damals eine große Kaserne gab, sich verschiedene militärische Einrichtungen wie z.B. der Schießplatz aber auf der anderen Seite der Maine befanden, war es durchaus an der Tagesordnung, dass Soldatentrupps über die Brücke marschierten. Später wurde oft behauptet, die Soldaten die die Brücke zum Einsturz brachten seien in militärischem Gleichschritt über die Brücke marschiert. Dies trifft jedoch nicht zu, denn spätestens seit dem Einsturz der Brücke in Broughton / England im Jahre 1831 war allgemein bekannt, dass eine Soldatenkolonne durch ihren Gleichschritt eine Hängebrücke zum Einsturz bringen konnte.

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 jeweils Kommandierenden überlassen, welche Sicherheitsvorkehrungen angewendet wurden. Insbesondere der angeordnete Abstand der Soldatenreihen, bzw. der Kavallerie bestimmten dabei die Belastung der Brücke erheblich. Der Übergang 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 es den Soldaten auf der Brücke auch untersagt zu singen, 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

Am 16.04.1850 waren schon zwei Bataillone über die Brücke marschiert ohne dass es zu irgendwelchen Auffälligkeiten gekommen wäre, 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 marschiert wurde und bestimmte Abstände zum Vordermann eingehalten werden sollten. 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 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 weitere Personen auf der Brücke befunden hatten.

Die Brücke unmittelbar nach dem Einsturz

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 Schaukelbewegungen sogar gestürzt. Dies führte unweigerlich dazu, dass die Soldaten sich nun dem hin und her schlingernden Brückendeck entgegenstemmten und dabei ungewollt in einen gleichmäßigen Schritt verfielen.

Plötzlich riss auf der rechten Uferseite das erste Spannseil und nur Sekundenbruchteile später auch das zweite. Die beiden zugehörigen Pylone stürzten von ihren Sockeln und die gesamte Fahrbahn wurde in den Fluss gerissen. Dabei hielten die linksseitigen Brückenteile den enormen Kräften stand und sowohl die Pylone als auch die Seile blieben unversehrt, sodass die Brückenbahn schließlich schräg im Wasser hing. Obwohl die unverletzten Soldaten und viele Bürger Angers sich an der sofort beginnenden Rettungsaktion beteiligten, starben bei diesem historischen Unglück insgesamt 226 Menschen.


Eine Kommission klärt die Ursachen

Wie bei Unglücksfällen 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) ernannt. Dupuit gilt heute vor allem als Ökonom, weil er als erster die Effizienz von öffentlichen Bauaufträgen berechnete. Noch im selben Jahr in dem er seinen Bericht über den Einsturz der Basse-Chaine-Brücke schrieb, ging er 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. Die Untersuchungen zeigten 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.

Die Hängebrücke in Roche-Bernard wurde 1852 bei einem Sturm zerstört

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

Eine Folge des Berichtes war, dass fortan wesentlich höhere Lastansätze für den Fall einer marschierenden Soldatenkolonne angesetzt wurden. Es war unübersehbar, dass die bei den bisherigen Probebelastungen zur Anwendung gekommenen Versuche mit aufgestapelten Gewichten nicht mit der dynamischen Kraft einer sich bewegenden Verkehrslast bei gleichzeitigem Seitenwind vergleichbar waren. Diese Erkenntnis sollte spätestens mit dem Aufkommen der Eisenbahn noch erheblich an Bedeutung gewinnen.

Das beunruhigende an Dupuit´s Bericht war aber die Feststellung, dass die Probleme in den Ankerkammern nicht eine Besonderheit der Basse Chaine Brücke gewesen waren, sondern dass die Korrosionen an den Spannseilen systembedingt sein mussten. Das bedeutete, dass vermutlich alle Hängebrücken bei denen der Rostschutz durch das Auffüllen des Drahtseilkanals 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.

Da es 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 und Drahtseilen. Die Bedenken wurden verstärkt, als zwei Jahre später die Hängebrücke in Roche-Bernard während eines Sturmes einstürzte. Mit einer Spannweite von 196m war diese Drahtbrücke, die 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.

Die Ägyptische Brücke in St.Petersburg unmittelbar nach ihrem Zusammenbruch am 20.01.1905

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 meinen, dass spätestens nach dem Unglück in Angers die Probleme die eine Soldatenkolonne auf einer Brücke auslösen können, ausreichend bekannt waren. Trotzdem kam es auch später noch 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 Millennium Bridge in London. Am Eröffnungstage 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 immer mehr (und vor allem gleichzeitig) entgegen stemmten und dadurch unwillkürlich zu einer Verstärkung dieses Effektes beitrugen. Diese zufällige Menschenmenge war natürlich weit davon entfernt im militärischen Gleichschritt zu laufen, nahm aber unbewusst einen gemeinsamen Takt auf, der ihnen von den Bewegungen der Brücke vorgegeben wurde.

Und auch der Einsturz der Tacoma Narrows Bridge am 7. November 1940 in den USA ist im Prinzip auf das gleiche Phänomen der indizierten Schwingungen zurückzuführen. Allerdings entstanden in Tacoma die Schwingungen nicht durch Fußgänger oder andere Verkehrsteilnehmer, sondern durch eine gleichmäßig am Tragwerk angreifende Windlast.

	Quellen: Conrad Stamm: "Brückeneinstürze und ihre Lehren" Joachim Scheer: "Versagen von Bauwerken; Bd 1: Brücken" David J. Brown: "Brücken - Kühne Konstruktionen über Flüsse, Täler, Meere" Annales des Ponts et Chaussées: Jahrgang 1850 u.a. Haben sie noch mehr Informationen zu dieser Brücke? Oder sind sie im Besitz weiterer Fotos, die sie für dieses Internetangebot zur Verfügung stellen würden? Dann senden sie mir eine Mail:
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