Der Einsturz der Tacoma Narrows Bridge

Tacoma/USA, 7. November 1940

Galloping Gertie

Am 1. Juli 1940 wurde bei Tacoma im US-Bundesstaat Washington eine neue Hängebrücke über dem Puget Sound eröffnet, die nur wenige Monate später traurige Berühmtheit erlangen sollte

Nach ihrer Fertigstellung war die Tacoma Narrows Bridge mit einer Spannweite von 853 Metern immerhin die drittgrößte Hängebrücke der Welt. Nur die Golden Gate Bridge und die George Washington Bridge waren zu diesem Zeitpunkt länger. Wegen ihrer Schlankheit wirkte die Tacoma Narrows Bridge besonders elegant und man hielt sie allgemein für architektonisch gelungen. Doch nur vier Monate nach ihrer Verkehrsfreigabe sollte ihr gerade diese Schlankheit zum Verhängnis werden.


Der Konstrukteur

Leon S. Moisseiff (1872 - 1943)

Zum Hauptverantwortlichen für die Planung und den Bau der Brücke wurde der erfahrene Architekt Leon Solomon Moisseiff ernannt, der bereits beim Bau vieler Brücken in den USA mitgewirkt hatte. Unter anderem hatte der aus Lettland emigrierte Architekt die Manhattan Bridge in New York entworfen und war beim Bau vieler bekannter Brücken als Berater tätig. So hatte er z.B. Joseph B. Strauss beim Bau der Golden Gate Bridge unterstützt und auch für Othmar Ammann war er als Berater tätig, sowohl beim Bau der Bayonne Bridge, als auch für die George Washington Bridge. Seine größte Leistung war aber der Bau der Ambassador Bridge in Detroit. Diese Hängebrücke war nach ihrer Fertigstellung 1929 für zwei Jahre die längste Brücke der Welt. Leon Solomon Moisseiff hatte also einen glänzenden Ruf und war einer der bekanntesten Brückenbauer Amerikas.

Das zu erwartende Verkehrsaufkommen über den Narrows wurde nicht besonders hoch prognostiziert, wodurch Moisseiff mit nur zwei Fahrbahnen und zwei zusätzlichen Gehwegen auskommen konnte. Das gesamte Tragwerk der Brücke wurde dadurch nur knapp 12 m breit und wegen der geringen Verkehrslast auch nur 2,40 m hoch. Mit dem Verhältnis Tragwerkshöhe zu Spannweite von 1:350 war die

Eröffnungsfeier am 1. Juli 1940

Brücke somit das "Nonplusultra" aller schlanken Hängekonstruktionen. Diese extreme Schlankheit war sogar schon bei früheren Brücken realisiert worden. Allerdings handelte es sich dabei um Brücken wie z.B. die Bronx Whitestone, die über breitere Fahrdecks, höhere Tragwerke und ein wesentlich größeres Eigengewicht verfügte.

Die statisch ungünstigen Abmessungen des Überbaus forderten bereits vor dem Beginn der Bauarbeiten die Kritik verschiedener Fachleute heraus. Auch der Bauingenieur T.L.Condron bemängelte bereits während der Planung der Brücke die überschlanke Konstruktion und schlug eine Verbreiterung des Tragwerks vor, ohne sich damit aber durchsetzen zu können.

Moisseiffs Ansehen und Einfluß reichten aus, um den Bau der Brücke -so wie von ihm konstruiert- voranzutreiben und schließlich im Sommer 1940 fertig zu stellen.


Erste Probleme

Bereits kurz nach Eröffnung der Brücke zeigte sich, dass die Konstruktion sehr empfindlich auf Seitenwind reagierte. Dies ist zunächst nichts ungewöhnliches für Hängebrücken, die systembedingt immer unter dieser Schwäche leiden. Die Tacoma Narrows Bridge aber geriet durch ihr geringes Eigengewicht und ihre Schlankheit ganz besonders leicht ins Schlingern.

Das Tragwerk kommt in Bewegung

Dabei bewegte sie sich nicht nur in seitlicher Richtung, sondern vollführte auch mehr oder weniger starke, wellenartige Bewegungen ihres Decks in Längsrichtung. Im Volksmund hieß sie daher bald die "galoppierende Gertie" und viele Autofahrer mieden die Brücke, obwohl sie dafür kilometerlange Umwege in Kauf nehmen mussten. Es gab aber auch abenteuerlustige Menschen, die am Wochenende ganz gezielt nach Tacoma kamen, um auf der Brücke "Achterbahn" zu fahren. Leon Moisseiff waren die Probleme natürlich nicht entgangen und er versuchte das Tragwerk durch zusätzliche Verstrebungen zu stabilisieren. Allerdings ohne den gewünschten Erfolg.

Von da an stand die Brücke unter Beobachtung. In den Zeitungen wurde laufend über sie berichtet und sogar ein Kamerateam war ständig vor Ort, um die extremen Bewegungen der Fahrbahn im Bild festzuhalten.


Der Einsturz

Am 7. November 1940 kam ein mäßiger Wind mit einer Geschwindigkeit von 68 km/h über dem Puget Sound auf, der die Brücke erneut in leichte Schwingungen versetzte. Anders als sonst wurden diese jedoch immer größer und führten zu immer heftigeren Verwindungen des Fahrdecks. Gegen 11 Uhr Mittags wollten Joe Arlington und seine Frau die Brücke trotz der bedrohlichen Situation mit ihrem Wagen passieren und wurden dabei gegen das Geländer geschleudert. Sie verließen ihr Auto und rannten so

Der große Crash

schnell wie möglich auf das rettende Ufer zu. Sie hatten gerade festen Boden unter den Füßen erreicht, als einige Stahlseile rissen, das Deck auseinanderbrach und der ganze Mittelteil der Brücke mit gewaltigen Lärm in den Puget Sound stürzte.

Diese ganze dramatische Szene wurde von dem anwesenden Kamerateam gefilmt. Zum Glück kamen bei diesem Brückeneinsturz keine Menschen zu Schaden, doch das Aufsehen war beträchtlich. Wie in solchen Fällen üblich wurde eine Kommission eingesetzt, um die Ursachen des Desasters und mögliche Schuldige auszumachen. Vorsitzender dieser Kommission war Othmar Hermann Ammann, der seinen Abschlußbericht im Jahre 1941 vorlegte.


Ursachen und Folgen

Ammann schrieb in seinem Bericht: "Es wurde nicht erkannt, dass die aerodynamischen Kräfte, die sich in der Vergangenheit schon bei viel leichteren und kürzeren flexiblen Hängebrücken als verhängnisvoll erwiesen hatten, auch auf einen so großen Bau wie die Tacoma Narrows Bridge Einfluß haben könnten."

Dennoch wurde der Konstrukteur Leon Moisseiff von allen Vorwürfen freigesprochen, da er die damals gültigen Vorschriften und technischen Regelwerke beachtet hatte. Auch Materialfehler konnten nicht festgestellt werden.

Traurige Überreste

Woran lag es also? Die Kommission kam zu keinem eindeutigen Ergebnis und schloss ihre Untersuchungen damit ab, dass die Brücke wohl ganz einfach die Grenzen der Physik überbeansprucht hätte, was nicht ganz falsch war. In der Folgezeit beschäftigten sich noch viele Untersuchungen und Wissenschaftler mit der Frage, warum die Tacoma Narrows Bridge einstürzte. Mit neuen Berechnungsverfahren und computergestützten Simulationen im Windkanal kam man schließlich der Ursache auf die Spur.


Wissenschaftliche Untersuchungen

Es stellte sich heraus, dass der Wind eine gleichförmige Kraft auf die Brücke ausgeübt hatte, die im Zusammenspiel mit dem elastischen Material und der besonderen Form des Bauwerks genau die Eigenfrequenz (natural frequency) der Brücke getroffen hatte. Durch diese eigentlich geringe Krafteinwirkung wurde aus einer anfänglich kleinen Störung eine immer größer werdende Resonanzschwingung, bis das ganze Tragwerk schließlich einstürzte.

Das Phänomen der Eigenfrequenz ist auch der Grund dafür, dass eine Kolonne Soldaten nicht im Gleichschritt über eine Brücke marschieren darf. Ein ähnlicher Effekt ist beim Flattern einer Flugzeugtragfläche zu beobachten, bei dem der Wind ebenfalls

Zerstörtes Tragwerk...	und geborstene Kabel

gleichförmig angeströmt wird. Eine solche selbsterregte Schwingung folgt den so genannten "von Kármánschen Wirbelstraßen", die nach ihrem Entdecker Theodore von Kármán benannt wurden. In der Theorie waren die Forschungen von Kármáns bereits seit ihrer ersten Veröffentlichung im Jahre 1912 bekannt aber in die praktische Wirklichkeit von Bauingenieuren traten sie erst durch den Einsturz der Tacoma Narrows Bridge.


Die neue Brücke

So tragisch der Einsturz der Tacoma Narrows Bridge auch war, so lehrreich war er aber auch für die Wissenschaft und die Zukunft des Brückenbaus. Die Brücke wurde an der gleichen Stelle mit einigen wichtigen Änderungen wieder aufgebaut. Die Fahrbahn wurde auf 18,30 m verbreitert und die Höhe des neuen Tragwerks wurde vervierfacht. Das Verhältnis von Tragwerkshöhe zur Spannweite betrug danach nur noch 1:85. So wurde die ganze Konstruktion wesentlich steifer und unempfindlicher gegen Windeinflüsse. Die

Die zweite Tacoma Narrows Brücke mit Fachwerkträger

zweite Tacoma Narrows Bridge trägt noch heute den Verkehr über den Puget Sound aber Tacoma ist inzwischen von einer verschlafenen Provinzstadt zu einer echten Boomtown geworden. Da die Kapazität der Brücke nicht mehr ausreicht, ist zur Zeit bereits die dritte Brücke über den Narrows im Bau. Diese neue Brücke entsteht direkt neben der alten und soll im Jahre 2007 fertig gestellt werden. Anschließend wird die vorhandene Brücke einer gründlichen Sanierung unterzogen. Informationen zur neuen Brücke und eine Webcam von der Baustelle finden Sie HIER.

Als Folge dieses Ereignisses wurden für lange Zeit nirgends mehr Hängebrücken ohne Versteifungselemente gebaut. Erst beim Bau der Humber Bridge in Großbritannien setzte sich die Erkenntnis durch, dass auch ein "windschnittiger", wie die Tragfläche eines Flugzeuges konstruierter Träger, ausreichende Stabilität besitzt. Aber noch eine weitere Neuerung wurde nach dem Einsturz der Tacoma Narrows Bridge eingeführt, nämlich der Test von Brückenmodellen im Windkanal.

Ihre "letzte Ruhe" fand die gallopierende Gertie 1992, als sie ins Nationale Verzeichnis historischer Orte in den USA aufgenommen wurde, um ihre Überreste vor Schrotthändlern und Sammlern zu schützen.

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