Tacoma-Narrows-Brücke

Tacoma-Narrows-Brücke von Nordwesten. Links Brücke von 1950, rechts die 2007 fertiggestellte neue Brücke im Bau.

Tacoma-Narrows-Brücken von Südosten im Jahr 2009. Links die 2007 fertiggestellte neue Brücke, rechts die Brücke von 1950.

Die ursprüngliche Brücke nach dem Einsturz

Die Tacoma-Narrows-Brücke (englisch Tacoma Narrows Bridge), ist eine Hängebrücke im US-Bundesstaat Washington.

Lage

Sie führt die autobahnähnlich ausgebaute Staatsstraße 16 von Tacoma über die Tacoma Narrows, einen Seitenarm des Puget Sounds, nach Gig Harbor und erschließt so die nur im Südwesten mit dem Festland verbundene Kitsap-Halbinsel mit dem Hauptort Bremerton von Südosten her. Die Brücke besteht aus zwei parallelen Bauwerken, von denen jedes den Verkehr einer Fahrtrichtung aufnimmt. Vor der im Juli 2007 erfolgten Inbetriebnahme der zweiten Brücke floss der gesamte Verkehr über das 1950 fertiggestellte Bauwerk.

Die Brücke von 1940

Die erste Tacoma-Narrows-Brücke wurde an gleicher Stelle bereits 1938–1940 ebenfalls als Hängebrücke erbaut und stürzte nach nur vier Monaten Betriebszeit am 7. November 1940 aufgrund winderregter Schwingungen spektakulär ein.

Mit einer Mittelspannweite von 853 Metern besaß die erste Tacoma-Narrows-Brücke zum Zeitpunkt ihrer Fertigstellung die drittgrößte Spannweite einer Hängebrücke weltweit. Sie wurde am 1. Juli 1940 nach 19 Monaten Bauzeit eröffnet.

Die Brücke war von dem Ingenieur Leon Moisseiff entworfen worden. Moisseiff sah eine äußerst schlanke Konstruktion des Fahrbahnträgers als Stahl-Vollwandträger vor – extrem niedrig und mit nur zwei Fahrbahnen und zwei Fußwegen auch sehr schmal. Diese Entwicklung hatte Fritz Leonhardt mit der Planung der Rodenkirchener Brücke in Köln angestoßen. Bis dahin waren Hängebrücken immer mit wesentlich höheren und steiferen Fachwerkträgern ausgeführt worden. Das neue Konzept war noch vor Baubeginn an der Rodenkirchener Brücke von Othmar Ammann für die Bronx-Whitestone-Brücke in New York City übernommen und weitergeführt worden, an der auch Moisseiff mitgearbeitet hatte. Moisseiff ging diesen Weg bei der Tacoma-Narrows-Brücke noch weiter.

Vergleich der ersten Hängebrücken mit Vollwandträgern

Brücke	Spannweite l	Tragwerkshöhe h	Tragwerksbreite b	Schlankheit h/l	Schlankheit b/l
Tacoma-Narrows-Brücke	853 m	2,4 m	11,9 m	1:350	1:72
Bronx-Whitestone-Brücke	701 m	3,4 m	22,6 m	1:209	1:31
Rodenkirchener Brücke	378 m	3,3 m	22,6 m	1:114	1:17

Diese Schlankheit führte zu einer sehr niedrigen Steifigkeit und einem sehr niedrigen Gewicht. Zusammen mit einer aerodynamisch ungünstigen Form des Trägers machte das die Brücke sehr windempfindlich. Schon bei leichtem Wind bildete sich hinter dem Träger eine Kármánsche Wirbelstraße, deren Wirbel sich mit annähernd der Eigenfrequenz der Brücke ablösten, so dass die Brücke in Resonanz geriet. Bald erhielt sie wegen ihres Auf- und Abschwingens den Spitznamen „Galloping Gertie“ und wurde zum Touristenmagneten. Manche Autofahrer kamen extra zum „Achterbahnfahren“, andere nahmen lieber weiter den zeitaufwändigen Umweg über Olympia im Südwesten in Kauf, den die Brücke eigentlich ersparen sollte.

Film des Einsturzes

Am 7. November 1940 kam aus südwestlicher Richtung, quer zur Brücke, Starkwind auf. Dadurch geriet die Brücke in einen anderen Schwingungsmodus und führte jetzt erstmals Torsionsschwingungen aus^[1]. Bei diesem Modus handelte es sich um eine so genannte selbsterregte Schwingung, die anders als die Resonanzschwingung keine Anregung mit einer bestimmten Frequenz erfordert. Der sich verwindende Fahrbahnträger konnte so durch seine ändernde Stellung im Wind diesem immer weiter Energie zur Verstärkung der Schwingung entnehmen, völlig unabhängig von der Frequenz einer Kármánschen Wirbelstraße, die nun bereits um den Faktor fünf über der der Fahrbahnschwingung gelegen hätte. Nach einer dreiviertel Stunde rissen bei einer Windgeschwindigkeit von 67 km/h (Windstärke 8) die Seile und die Fahrbahn stürzte mit zwei noch eilig verlassenen Autos und einem Hund in die Tacoma Narrows. Menschen kamen bei dem Unglück nicht zu Tode, die zuletzt auf der Brücke befindlichen erlitten allerdings teilweise erhebliche Prellungen und Schürfungen und mussten die Brücke streckenweise kriechend auf allen vieren verlassen. Das Ereignis wurde von Ingenieuren der University of Washington gefilmt, die die Brücke aufgrund der Schwingungen bereits längere Zeit systematisch beobachteten. Als Ergebnis dieser Untersuchungen war bereits für die folgenden Tage die Ausstattung des Fahrbahnträgers mit Windabweisern aus Stahlblech vorgesehen gewesen.

Nach dem Einsturz

Die Bronx-Whitestone-Brücke wurde nach dem Einsturz der Tacoma-Narrows-Brücke mit zusätzlichen Gitterträgern verstärkt, das geschah allerdings mehr aus psychologischen Gründen. Die Überreste der abgestürzten Fahrbahn liegen auch heute noch an Ort und Stelle unter Wasser; sie wurden 1992 unter Denkmalschutz gestellt. Der Eigentümer des mit dem Cocker Spaniel ins Wasser gestürzten Autos wurde von der staatlichen Brückenverwaltung entschädigt. Er erhielt $ 450 für das Auto sowie weitere $ 364,40 für den Inhalt des Autos einschließlich Hund. ^[2] Die Tacoma-Narrows-Brücke wurde mit neuen Pylonen auf den Fundamenten der alten Brücke neu gebaut, diesmal mit einem konventionellen Fachwerkträger. Zehn Jahre nach dem Einsturz wurde die neue Brücke am 14. Oktober 1950 wiedereröffnet.

Die Bauweise mit Fachwerkträgern sollte sich weltweit sehr lange halten. Obwohl es möglich gewesen wäre, auch bei großen Hängebrücken richtig ausgelegte Vollwand- oder Kastenträger zu verwenden, wurde erst 1966 mit der Severn-Brücke in England eine solche Brücke mit Kastenträger fertiggestellt.

Der Film des Einsturzes wird häufig als Anschauungsmaterial für die aerodynamischen und schwingungstechnischen Vorgänge verwendet, oft auch fälschlicherweise im Zusammenhang mit Resonanz. Es ist der einzige bekannte Film eines Hängebrückeneinsturzes. Als kulturgeschichtlich bedeutsames Filmdokument wurde dieser Film, der in vielen weiteren Bearbeitungen vorliegt, so für die zeitgenössische amerikanische Wochenschau, im Jahr 1998 in das National Film Registry der USA aufgenommen.

Bedeutendste Folge der Katastrophe war, dass seither neben der Statik auch die Dynamik bei der Konstruktion von Brücken berücksichtigt wird und dass sämtliche größeren Brücken als Modell im Windkanal getestet werden.

Siehe auch

• Resonanzkatastrophe

Weblinks

 Commons: Tacoma Narrows Bridge – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Seiten des Washington State Department of Transportation zur Tacoma-Narrows-Brücke
• Wochenschau-Film des Einsturzes
• Bilder des Einsturzes (engl.)
• Hintergrundinformation und Filmmaterial

Einzelnachweise

1. ↑ Ein Anhaltspunkt ist, das am Tag der Katastrophe die Schwingungsfrequenz 1 Hz betrug, die typische Frequenz der durch sich ablösende Wirbelstrassen erzeugten Schwingung (Strouhal-Zahl) aber 0,2 Hz betrug. → K. Yusuf Billah, Robert H. Scanlan: Resonance, Tacoma Narrows bridge failure, and undergraduate physics textbooks. In: American Journal of Physics. 59, Nr. 2, 1991, S. 118–124, doi:10.1119/1.16590 (PDF-Datei, abgerufen am 3. Oktober 2009).
2. ↑ Tacoma Narrows Bridge: Weird Facts

47.266388888889-122.54972222222

Koordinaten: 47° 15′ 59″ N, 122° 32′ 59″ W